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0.1000 g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0.02000 mol·L－1的K2Cr2O7標準溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7標準溶液25.00 mL。
已知：SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SO42-＋2Fe2＋＋4H＋
Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
（1）樣品中FeS2的質量分數是(假設雜質不參加反應) 。
（2）若灼燒6 g FeS2產生的SO2全部轉化為SO3氣體時放出9.83 kJ熱量，產生的SO3與水全部化合生成H2SO4 ， 放出13.03 kJ熱量，寫出SO3氣體轉化為H2SO4的熱化學方程式?
（3）煅燒10 t上述黃鐵礦，理論上產生SO2的體積(標準狀況)為L，制得98%的硫酸質量為t，SO2全部轉化為H2SO4時放出的熱量是kJ。

Answer 1

【答案】
（1）90.00%
（2）

SO3(g)＋H2O(l) =H2SO4(l) ΔH＝－130.3 kJ·mol－1

（3）3.36×106；15；3.43×107
【解析】根據題給兩個反應可推出SO2與K2Cr2O7的物質的量的關系為3SO2～Cr2O72- ， 再根據煅燒黃鐵礦反應式4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2
可推出 FeS2～Cr2O72-
所以n(FeS2)＝ n(Cr2O72-)＝ ×0.02000 mol·L－1×25.00×10－3 L＝ ×10－3 mol
所以(1)樣品中FeS2的質量分數為 ×100%＝90.00%。(2)因6 g FeS2產生n(SO3)＝2× ＝0.1 mol，與水反應放出熱量為13.03 kJ，則1 mol SO3與水反應放出的熱量為130.3 kJ，所以熱化學方程式為SO3(g)＋H2O(l) ====H2SO4(l) ΔH＝－130.3 J·mol－1。(3)設煅燒10 t上述黃鐵礦理論上產生SO2的物質的量為x。
則有0.1000 g∶(0.02000 mol·L－1×25.00×10－3 L×3)＝10×106 g∶x
x＝1.5×105 mol
所以V(SO2)＝1.5×105 mol×22.4 L·mol－1＝3.36×106 L
根據質量守恒可求出制得98%的硫酸質量為
＝15 t
SO2轉化為H2SO4時放出的熱量為兩部分：一部分為SO2轉化為SO3放出的，另一部分SO3轉化為H2SO4時放出的，可分別求出后相加而得到答案。
【考點精析】關于本題考查的化學平衡的計算，需要了解反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能得出正確答案．