Question

（2011?泰州二模）硫酸在國民經濟中占有極其重要的地位，我國常以黃鐵礦（主要成分FeS₂）為原料生產硫酸．

成分	催化氧化前	催化氧化后
O2	11%	未測定
SO2	7%	未測定
N2	82%	84.8%
SO3	--	6.9%

（1）SO₂的催化氧化是硫酸工業的主要反應．現有標準狀態下5.6L SO₂氣體，在500℃、V₂O₅催化下轉化成SO₃，若SO₂轉化率為a%，放出熱量為QkJ．該反應的熱化學方程式為

2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-

800Q

a

kJ/mol

．
（2）已知在SO₂催化氧化前后混合氣體中各成分的體積分數如表，則SO₂的轉化率為

95.3%

．
（3）如圖所示，用98%的濃硫酸1.0t吸收SO₃制得發煙硫酸（化學組成可表示為H₂SO₄?xSO₃），可生產SO₃質量分數為20%的發煙硫酸

1.36

t．
（4）某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時，取0.1000g樣品充分灼燒，生成的SO₂氣體與足量Fe₂（SO₄）₃溶液完全反應后，再用0.02000mol?L^-1的K₂Cr₂O₇標準溶液滴定至終點，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00mL．
已知：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺
Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
則樣品中FeS₂的質量分數是多少？（假設雜質不參加反應）

．

Answer 1

分析：（1）由題目信息可知反應

5.6L

22.4L/mol

×a%SO₂放出熱量為QkJ，則反應2molSO₂放出熱量為

800Q

a

kJ，然后書寫熱化學方程式；
（2）設反應前總體積為100L，根據氮氣的體積不變，求出反應后體積，然后求出SO₂的體積，最后求出SO₂的轉化率；
（3）先根據濃硫酸中的水能吸收SO₃生成硫酸，求出吸收后硫酸的總質量，再根據發煙硫酸中H₂SO₄質量分數是80%求出則發煙硫酸的質量；
（4）依據制備過程中的反應，結合元素守恒計算得到對應物質的定量關系，3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-進行計算．

解答：解：（1）由題目信息可知反應

5.6L

22.4L/mol

×a%SO₂放出熱量為QkJ，則反應2molSO₂放出熱量為

800Q

a

kJ，所以熱化學方程式為2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-

800Q

a

kJ/mol，故答案為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-

800Q

a

kJ/mol；
（2）設反應前總體積為100L，反應后體積為82L/84.8%=96.7L，SO₃即轉化的SO₂為96.7×6.9%=6.67L，SO₂的轉化率為

6.67

7

×100%=95.3%，
故答案為：95.3%；
（3）1.0t98%濃硫酸含水0.02t，
     SO₃ +H₂0=H₂SO₄
     80    18   98
    0.09t 0.02t
所以吸收SO₃后所得H₂SO₄總質量是1.09t，發煙硫酸中H₂SO₄質量分數是80%，則發煙硫酸的質量是

1.09 t

80%

=1.36t；即可生產SO₃質量分數為20%的發煙硫酸1.36t，
故答案為：1.36t；
（4）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⁺～2Cr₂O₇^2-，假設硫化亞鐵物質的量為x，則
                           3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-，
                             3                    2
                             x                   0.02000mol/L×0.02500L
x=0.00075mol；
所以樣品中FeS₂的質量分數=

0.00075mol×120g/mol

0.1000g

×100%=90%，
答：樣品中FeS₂的質量分數是90.00%．

點評：本題考查了熱化學方程式的計算應用，化學方程式的計算，元素守恒的計算應用是解題關鍵，題目難度中等．