Question

10．硫有多种含氧酸，亚硫酸（H₂SO₃）、硫酸（H₂SO₄）、焦硫酸（H₂SO₄?SO₃）、硫代硫酸（H₂S₂O₃）等等，其中硫酸最为重要，在工业上有广泛的应用．在实验室，浓硫酸是常用的干燥剂．
完成下列计算：
（1）焦硫酸（H₂SO₄．SO₃）溶于水，其中的SO₃都转化为硫酸．若将445g焦硫酸溶于水配成4.00L硫酸，该硫酸的物质的量浓度为1.25mol/L．
（2）若以浓硫酸吸水后生成H₂SO₄．H₂O计算，250g质量分数为98%的硫酸能吸收多少g水？
（3）硫铁矿是工业上制硫酸的主要原料．硫铁矿氧化焙烧的化学反应如下：
3FeS₂+8O₂→Fe₃O₄+6SO₂　　4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂
若48molFeS₂完全反应耗用氧气2934.4L（标准状况），计算反应产物中Fe₃O₄与Fe₂O₃物质的量之比．
（4）用硫化氢制取硫酸，既能充分利用资源又能保护环境，是一种很有发展前途的制备硫酸的方法．
硫化氢体积分数为0.84的混合气体（H₂S、H₂O、N₂）在空气中完全燃烧，若空气过量77%，计算产物气体中SO₂体积分数（水是气体）．
已知空气组成：N₂体积分数0.79、O₂体积分数0.21．

Answer 1

分析 （1）n（H₂SO₄．SO₃）=$\frac{445g}{178g/mol}$=2.5mol，每个焦硫酸分子可以吸水后成为2个硫酸分子，所以C=$\frac{n（{H}_{2}S{O}_{4}．S{O}_{3}）×2}{V}$；
（2）根据浓硫酸吸水后生成H₂SO₄•H₂O计算，硫酸与水的物质的是为1：1；
（3）设Fe₃O₄与Fe₂O₃物质的量分别为amol，bmol然后铁守恒和消耗氧气的量列方程组解；
（4）根据2H₂S+3O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2SO₂+2H₂O，设混合所体为1体积，则硫化氢为0.84体积，然后关系式来求解．

解答 解：（1）n（H₂SO₄．SO₃）=$\frac{445g}{178g/mol}$=2.5mol，每个焦硫酸分子可以吸水后成为2个硫酸分子，所以C=$\frac{n（{H}_{2}S{O}_{4}．S{O}_{3}）×2}{V}$=$\frac{2.5mol×2}{4L}$=1.25mol/L，
故答案为：1.25；
（2）n（H₂SO₄•H₂O）=n（H₂SO₄）=$\frac{250g×98%}{98g/mol}$=2.5mol，所以吸收水的质量为：2.5mol×116g/mol-250g=40g，
答：250g质量分数为98%的硫酸能吸收40g水；
（3）2934.4L氧气的物质的量为$\frac{2934.4L}{22.4L/mol}$=131mol，设Fe₃O₄与Fe₂O₃物质的量分别为amol，bmol，则$\left\{\begin{array}{l}{3a+2b=48}\\{8a+5.5b=131}\end{array}\right.$，解得：$\left\{\begin{array}{l}{a=4}\\{b=18}\end{array}\right.$，所以Fe₃O₄与Fe₂O₃物质的量之比4：18=2：9，
答：反应产物中Fe₃O₄与Fe₂O₃物质的量之比2：9；
（4）设混合所体为1体积，则硫化氢为0.84体积，
由2H₂S+3O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2SO₂+2H₂O，
  2    3        2    2
0.84  1.26    0.84  0.84
所以反应消耗的空气为：$\frac{1.26}{21%}$=6，而空气过量77%，所以一共所需空气为：6×1.77=10.62体积，所以φ（SO₂）=$\frac{0.84}{10.62-1.26+1+0.84}$=0.075，
答：产物气体中SO₂体积分数为0.075．

点评 本题考查化学方程式的有关计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，明确各个物理量关系是解本题关键，注意原子守恒的灵活运用，题目难度中等．