Question

工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的原料，一種是黃鐵礦，其主要成分為FeS₂（S為-1價(jià)）；另一種是磁黃鐵礦，其主要成分是Fe_1-xS（S為-2價(jià)），式中x通常為0.1~0.2，既含有Fe^2＋又含有Fe^3＋。
生產(chǎn)硫酸時(shí)將礦石煅燒，發(fā)生反應(yīng)如下：
①  4 FeS₂ + 11 O₂→ 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂  
②  4 Fe_1-xS + (7-3x) O₂→ 2 (1-x) Fe₂O₃ + 4 SO₂
含F(xiàn)eS₂72%的黃鐵礦10噸，理論上最多可以生產(chǎn)98%的濃硫酸           噸（礦石中無其他含硫物質(zhì)）。
若磁黃鐵礦Fe_1-xS中x=0.1，則Fe_1-xS中Fe^2＋與Fe^3＋的物質(zhì)的量之比為     ：1。
煅燒礦石時(shí)，為了盡可能地將礦石中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)镾O₂，需通入過量20%的空氣（其中N₂與O₂的體積比為4：1，假設(shè)無其他氣體成分），計(jì)算磁黃鐵礦充分煅燒后排出的氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)（用含x的代數(shù)式表示）。

Answer 1

12   （2分）   3.5       （3分）      （3分）

試題分析：（1）FeS₂中S元素的含量是
所以根據(jù)S原子守恒可知，最多可以生產(chǎn)98%的濃硫酸等質(zhì)量為

（2）設(shè)Fe_1-xS中Fe^2＋與Fe^3＋的物質(zhì)的量分別是a和b
則根據(jù)原子守恒和電荷守恒可知a＋b＝0.9、2a＋3b＝2
解得a＝0.7mol，b＝0.2mol
所以Fe_1-xS中Fe^2＋與Fe^3＋的物質(zhì)的量之比為3.5︰1。
（3）設(shè)生成4mol SO₂，則需要1.2 (7-3x)mol的O₂，所需空氣中的N₂為4.8 (7-3x)mol；
反應(yīng)后得到的混合氣體組成為：SO₂ 4mol、O₂ 0.2 (7-3x)mol、N₂ 4.8 (7-3x)mol；
所以 SO₂的體積分?jǐn)?shù)
點(diǎn)評：該題以黃鐵礦和磁黃鐵礦生產(chǎn)濃硫酸為載體，重點(diǎn)考查學(xué)生對化學(xué)計(jì)算的熟悉掌握情況，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范的答題能力。該題的關(guān)鍵是在掌握反應(yīng)原理的基礎(chǔ)上利用好守恒法。