Question

10．硫有多種含氧酸，亞硫酸（H₂SO₃）、硫酸（H₂SO₄）、焦硫酸（H₂SO₄?SO₃）、硫代硫酸（H₂S₂O₃）等等，其中硫酸最為重要，在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用．在實驗室，濃硫酸是常用的干燥劑．
完成下列計算：
（1）焦硫酸（H₂SO₄．SO₃）溶于水，其中的SO₃都轉(zhuǎn)化為硫酸．若將445g焦硫酸溶于水配成4.00L硫酸，該硫酸的物質(zhì)的量濃度為1.25mol/L．
（2）若以濃硫酸吸水后生成H₂SO₄．H₂O計算，250g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸能吸收多少g水？
（3）硫鐵礦是工業(yè)上制硫酸的主要原料．硫鐵礦氧化焙燒的化學(xué)反應(yīng)如下：
3FeS₂+8O₂→Fe₃O₄+6SO₂　　4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂
若48molFeS₂完全反應(yīng)耗用氧氣2934.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），計算反應(yīng)產(chǎn)物中Fe₃O₄與Fe₂O₃物質(zhì)的量之比．
（4）用硫化氫制取硫酸，既能充分利用資源又能保護環(huán)境，是一種很有發(fā)展前途的制備硫酸的方法．
硫化氫體積分?jǐn)?shù)為0.84的混合氣體（H₂S、H₂O、N₂）在空氣中完全燃燒，若空氣過量77%，計算產(chǎn)物氣體中SO₂體積分?jǐn)?shù)（水是氣體）．
已知空氣組成：N₂體積分?jǐn)?shù)0.79、O₂體積分?jǐn)?shù)0.21．

Answer 1

分析 （1）n（H₂SO₄．SO₃）=$\frac{445g}{178g/mol}$=2.5mol，每個焦硫酸分子可以吸水后成為2個硫酸分子，所以C=$\frac{n（{H}_{2}S{O}_{4}．S{O}_{3}）×2}{V}$；
（2）根據(jù)濃硫酸吸水后生成H₂SO₄•H₂O計算，硫酸與水的物質(zhì)的是為1：1；
（3）設(shè)Fe₃O₄與Fe₂O₃物質(zhì)的量分別為amol，bmol然后鐵守恒和消耗氧氣的量列方程組解；
（4）根據(jù)2H₂S+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2SO₂+2H₂O，設(shè)混合所體為1體積，則硫化氫為0.84體積，然后關(guān)系式來求解．

解答 解：（1）n（H₂SO₄．SO₃）=$\frac{445g}{178g/mol}$=2.5mol，每個焦硫酸分子可以吸水后成為2個硫酸分子，所以C=$\frac{n（{H}_{2}S{O}_{4}．S{O}_{3}）×2}{V}$=$\frac{2.5mol×2}{4L}$=1.25mol/L，
故答案為：1.25；
（2）n（H₂SO₄•H₂O）=n（H₂SO₄）=$\frac{250g×98%}{98g/mol}$=2.5mol，所以吸收水的質(zhì)量為：2.5mol×116g/mol-250g=40g，
答：250g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸能吸收40g水；
（3）2934.4L氧氣的物質(zhì)的量為$\frac{2934.4L}{22.4L/mol}$=131mol，設(shè)Fe₃O₄與Fe₂O₃物質(zhì)的量分別為amol，bmol，則$\left\{\begin{array}{l}{3a+2b=48}\\{8a+5.5b=131}\end{array}\right.$，解得：$\left\{\begin{array}{l}{a=4}\\{b=18}\end{array}\right.$，所以Fe₃O₄與Fe₂O₃物質(zhì)的量之比4：18=2：9，
答：反應(yīng)產(chǎn)物中Fe₃O₄與Fe₂O₃物質(zhì)的量之比2：9；
（4）設(shè)混合所體為1體積，則硫化氫為0.84體積，
由2H₂S+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2SO₂+2H₂O，
  2    3        2    2
0.84  1.26    0.84  0.84
所以反應(yīng)消耗的空氣為：$\frac{1.26}{21%}$=6，而空氣過量77%，所以一共所需空氣為：6×1.77=10.62體積，所以φ（SO₂）=$\frac{0.84}{10.62-1.26+1+0.84}$=0.075，
答：產(chǎn)物氣體中SO₂體積分?jǐn)?shù)為0.075．

點評 本題考查化學(xué)方程式的有關(guān)計算，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，明確各個物理量關(guān)系是解本題關(guān)鍵，注意原子守恒的靈活運用，題目難度中等．