Question

【題目】硫酸是重要的化工生產原料，工業上常用硫鐵礦焙燒生成SO2，SO2氧化到SO3，再用98.3％左右的濃硫酸吸收SO3得到“發煙”硫酸（H2SO4·SO3）。最后用制得的“發煙”硫酸配制各種不同濃度的硫酸用于工業生產。

完成下列計算：

（1）1kg98%的濃硫酸吸收SO3后，可生產___kg“發煙”硫酸。

（2）“發煙”硫酸（H2SO4·SO3）溶于水，其中SO3都轉化為硫酸。若將890g“發煙”硫酸溶于水配成4.00L硫酸，該硫酸的物質的量濃度為___mol/L。

（3）硫鐵礦氧化焙燒的化學反應如下：3FeS2＋8O2→Fe3O4＋6SO24FeS2＋11O2→2Fe2O3＋8SO2

①1噸含FeS280％的硫鐵礦，理論上可生產多少噸98%的濃硫酸__?

②若24molFeS2完全反應耗用氧氣1467.2L（標準狀況），計算反應產物中Fe3O4與Fe2O3物質的量之比___。

（4）用硫化氫制取硫酸，既能充分利用資源又能保護環境，是一種很有發展前途的制備硫酸的方法。硫化氫與水蒸氣的混合氣體在空氣中完全燃燒，再經過催化氧化冷卻制得了98%的濃硫酸（整個過程中SO2損失2%，不補充水不損失水）求硫化氫在混合氣中的體積分數___。

Answer 1

【答案】1.978kg 2.5mol/L 1.33噸 2：9 0.918

【解析】

（1）1kg 98%的濃硫酸中H2SO4的質量為1kg×98%=0.98g，故H2O的質量為1kg-0.98g=0.02kg，由H2O+SO3=H2SO4，可知生成H2SO4的質量為0.02kg×，故H2SO4總質量=0.98g+0.02kg×=kg，根據關系式H2SO4～H2SO4SO3，可知得到發煙硫酸質量為：kg×=1.978kg，故答案為：1.978；

（2）H2SO4SO3的物質的量為=5mol，根據硫元素守恒n（H2SO4）=2n（H2SO4SO3）=10mol，該硫酸的物質的量濃度為=2.5mol/L，故答案為：2.5；

（3）①設理論上可生產x噸98%的濃硫酸，則：

所以120：2×98=1噸×80%：x噸×98%，解得x=1.33答：理論上可生產1.33噸98%的濃硫酸；

②根據硫元素守恒，n（SO2）=2n（FeS2）=48mol，消耗氧氣物質的量為65.5mol，設Fe3O4、Fe2O3物質的量分別為xmol、

ymol，根據Fe原子守恒、O原子守恒，則：

解得：，故Fe3O4、Fe2O3物質的量之比為2：9，答：反應產物中Fe3O4與Fe2O3物質的量之比為2：9；

（4）98%的濃硫酸中H2SO4、H2O的物質的量之比為，98%的濃硫酸化學式可以表示為H2SO4，H2O，假設硫化氫為amol，整個過程中SO2損失2%，則S元素利用率為98%，根據S元素守恒，H2SO4，H2O的物質的量amol×98%，根據H原子守恒，硫化氫與水蒸氣總物質的量為amol×98%×（1+）=，故硫化氫的體積分數為，答：0.918。