Question

【題目】黃鐵礦主要成分是FeS2。某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時，取0.1000g樣品在空氣中充分燃燒，將生成的SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應后，用濃度為0.02000mol/L的K2Cr2O7標準溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7溶液25.00ml。已知：

SO2+Fe3++2H2O=SO42－+Fe2++4H+ Cr2O72－+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

（1）樣品中FeS2的質量分數 (假設雜質不參加反應)。

（2）若燃燒6gFeS2產生的SO2全部轉化為SO3氣體時放出9.83kJ熱量，產生的SO3與水全部化合生成H2SO4放出13.03kJ熱量，寫出SO3氣體轉化為H2SO4的熱化學方程式 。

（3）煅燒10t上述黃鐵礦，理論上產生SO2的體積(標準狀況)為 L，制得98%的硫酸的質量為 t，SO2全部轉化為SO3時放出的熱量是 kJ。

Answer 1

【答案】（1）90%（2）SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l) △H=－130.3kJ/mol

（3）3.36×106 15 3.43×107

【解析】

試題分析：（1）取0.1000g樣品在空氣中充分灼燒，將生成的SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應后，用濃度為0.02000mol/L的K2Cr2O7標準溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7溶液25.00mL．

依據反應過程得到定量關系為：3FeS2～6SO2～12Fe2+～2Cr2O72-，假設硫化亞鐵物質的量為x，則：3FeS2～6SO2～12Fe2+～2Cr2O72-，

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x 0.02000mol/l×0.02500L

x=0.00075mol；

所以樣品中FeS2的質量分數=×100%=90%；

（2）灼燒6g FeS2產生的SO2全部轉化為SO3氣體時放出9.83kJ熱量，依據硫元素守恒n(S)=2n(FeS2)=6g÷120g/mol×2=0.1mol，產生的0.1molSO3與水全部化合生成H2SO4，放出13.03kJ熱量，1molSO3與水全部化合生成H2SO4，放出130.3kJ，SO3氣體轉化為H2SO4的熱化學方程式為：SO3(g)+H2O(l)═H2SO4(l)；△H═-130.3 kJ/mol；

（3）煅燒10t上述黃鐵礦，含有FeS2的質量=10×106×90%=9×106g，物質的量=9×106g÷120g/mol=7.5×104mol，依據硫元素守恒，理論上產生SO2的體積=7.5×104mol×2×22.4L/mol=3.36×106 L；理論上得到硫酸物質的量為7.5×104mol×2=1.5×105mol，質量=1.5×105mol×98g/mol=1.47×107g；制得98%的硫酸質量=1.47×107g÷98%=1.5×107g=15t；依據（2）可知，0.1mol二氧化硫全部反應生成三氧化硫放熱9.83kJ熱量，產生的SO3與水全部化合生成H2SO4，放出13.03kJ熱量，1.5×105molSO2全部轉化為H2SO4時放出的熱量=1.5×105mol×98.3KJ/mol+1.5×105mol×130.3KJ/mol=3.429×107KJ。