精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
(2013?闵行区一模)黄铁矿(主要成分为FeS2)是生产硫酸的主要原料.高温时,黄铁矿在空气中煅烧[设空气中V(N2):V(O2)=4:1且不含其他气体],可发生下列反应:4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2
根据题意完成下列计算:
(1)若把2.00g某黄铁矿试样在足量空气中充分灼烧后(杂质不反应、不挥发),得到1.56g残渣,则该黄铁矿的纯度为
66%
66%

(2)煅烧70t黄铁矿(含硫35%,杂质不含硫且不反应)生产出72.8t硫酸铵.若黄铁矿制取硫酸时的利用率为80%,则在制取硫酸铵时硫酸的利用率为
90.04%
90.04%
(答案保留两位小数).
(3)为使FeS2煅烧完全生成Fe2O3,工业上使用过量空气,当空气过量20%时,煅烧后的混合气体平均相对分子质量为
32.71
32.71
(答案保留两位小数).
(4)硫酸工业的尾气可以使用氨水进行吸收,既防止了有害物质的排放,也同时生产副产品氮肥.已知吸收尾气后的氨水全部转化为铵盐.取两份相同体积的铵盐溶液,一份中加入足量硫酸,产生0.09mol SO2(假设气体已全部逸出,下同);另一份中加入足量Ba(OH)2,产生0.16mol NH3,同时得到21.86g沉淀.通过计算,求铵盐溶液中各溶质成分与物质的量浓度之比.
分析:(1)FeS2在氧气流中充分灼烧,完全反应后生成Fe2O3,根据Fe元素守恒以及利用差量法计算FeS2的质量,进而计算FeS2的质量分数;
(2)根据S元素守恒,利用关系式法计算;
(3)设FeS2为1 mol,根据方程式求出消耗的氧气和生成的SO2,然后求出反应后混合气体的成分以及物质的量和质量,最后根据M=
m
n
求出摩尔质量,摩尔质量在以g/mol为单位时数值上等于平均相对分子质量;
(4)根据确定沉淀的成分,然后再根据SO2和氨气的关系确定其他成分,最后列式计算.
解答:解:(1)FeS2在氧气流中充分灼烧,完全反应后生成Fe2O3,根据Fe元素守恒可得2FeS2~Fe2O3,利用差量法计算,
设2.00g矿石样品中FeS2的质量为m,则
2FeS2~Fe2O3 △m
240g   160g       80g
m                 0.44g
m=
240g×0.44g
80g
=1.32g,
所以该黄铁矿中FeS2的质量分数为
1.32g
2.00g
×100%=66%
故答案为:66%;
(2)根据S元素守恒,利用关系式发计算,反应的关系式为:FeS2~2SO2~2SO3~2H2SO4~(NH42SO4
设制取硫酸铵时硫酸的利用率为x,
      S~SO2~SO3~H2SO4~(NH42SO4
      32g                    132g
 70t×35%×80%×x             72.8t
 32g   
70t×35%×80%×x   
=
 132g
  72.8t

 x=90.04%
故答案为:90.04%;
(3)设FeS2为1 mol,完全煅烧需要的n(O2)=2.75 mol,n(SO2)=2mol;过量20%所需空气为:n(空气)=2.75÷0.2×1.2=16.5 mol,则混合物气体中氧气为16.5mol×
1
5
-2.75mol=0.55mol,氮气的物质的量为16.5mol×
4
5
=13.2mol,SO2为2mol,则混合气体的摩尔质量为
0.55mol×32g/mol+13.2mol×28g/mol+2mol×64g/mol
0.55mol+13.2mol+2mol

=32.71g/mol,所以煅烧后的混合气体平均相对分子质量为32.71,故答案为:32.71;
(4)设0.09molSO2能产生沉淀的质量为Xg   
    SO2 ~BaSO3
    1mol     217g
    0.09mol   X
    X=19.53g
所以沉淀中有硫酸钡和亚硫酸钡,硫酸钡的质量为21.86g-19.53g=2.33g,
硫酸根的物质的量为
2.33g
233g/mol
=0.01mol,亚硫酸根的物质的量
19.53g
217g/mol
=0.09mol,
所以(NH42SO4的物质的量为0.01mol,(NH42SO4产生的NH3是0.01mol×2=0.02mol;
共产生0.16molNH3,其他成分产生氨气0.16mol-0.02mol=0.14mol,亚硫酸根与铵根为9:14,所以成份还有:亚硫酸铵和亚硫酸氢铵;
设亚硫酸铵和亚硫酸氢铵的物质的量分别为:X、Y,则
X+Y=0.09mol,
2X+Y=0.14mol,
解得:X=0.05mol,Y=0.04mol,
铵盐溶液中各溶质成分与物质的量浓度之比:c[(NH42SO3]:c(NH4HSO3):c[(NH42SO4]=5:4:1;
答:铵盐溶液中各溶质成分与物质的量浓度之比:c[(NH42SO3]:c(NH4HSO3):c[(NH42SO4]=5:4:1.
点评:本题考查化学方程式的计算,题目难度较大,注意运用差量法、关系式法和讨论法计算.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?闵行区一模)化学在生产和生活中有着广泛的应用.下列做法错误的是(  )

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?闵行区一模)下列观点正确的是(  )

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?闵行区一模)下列物质形成的晶体中,其中任何一个原子都被相邻四个原子包围,以共价键形成正四面体,并向空间伸展成网状结构的是(  )

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?闵行区一模)下列除杂质(括号内为少量杂质)的方法正确的是(  )

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?闵行区一模)我国化学家侯德榜根据在相同的温度下NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度都小的性质,运用CO2+NH3+H2O+NaCl→NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱.下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图:

则下列叙述正确的是(  )

查看答案和解析>>

同步练习册答案