Question

硫铁矿又称黄铁矿，是生产硫酸的原料，其主要成分为FeS₂．850℃～950℃时，硫铁矿在空气中煅烧，可能发生下列反应（设空气中N₂与O₂体积比为4：1）：
3FeS₂+8O₂→Fe₃O₄+6SO₂             ①
4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂           ②
（1）含硫35%的硫铁矿样品（杂质不含硫），其FeS₂的含量为

 

．
（2）设1t纯净的FeS₂按②式完全反应，产生标准状况下SO₂

 

 m³．
（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，所得炉气中SO₂的体积分数为多少？
（4）480g纯净的FeS₂在空气中完全反应，若所得固体中，Fe和O的物质的量之比n（Fe）：n （O）=4：a，此时消耗空气为bmol．试写出b与a的关系式

 

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．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,元素质量分数的计算

专题：

分析：（1）FeS₂的质量分数×FeS₂中S元素质量分数=硫铁矿样品中S元素质量分数；
（2）根据方程式计算生成二氧化硫的体积；
（3）假设FeS₂为4mol，为使FeS₂煅烧完全生成Fe₂O₃，发生反应4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，利用方程式计算参加反应氧气、生成的二氧化硫以及气体物质的量减少的物质的量，进而计算通入的空气、反应后混合气体总物质的量，进而计算二氧化硫体积分数；
（4）计算480g纯净的FeS₂的物质的量，根据反应前后原子守恒计算．

解答： 解：（1）FeS₂的质量分数×FeS₂中S元素质量分数=硫铁矿样品中S元素质量分数，故FeS₂的质量分数=

35%

64 120

=65.6%，故答案为：65.6%；
（2）4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂
4×120g                 8×22.4L
1×10⁶g                  V
V=

8×22.4L×106g

4×120g

=3.733×10⁵L=373.3m³，
故答案为：373.3；
（3）假设FeS₂为4mol，则：
4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂ 气体物质的量减少
  4    11          8       3
4mol  11mol       8mol    3mol
氧气过量20%，则通入氧气为11mol×（1+20%）=13.2，空气的物质的量为

13.2mol

20%

=66mol，故反应后混合气体总物质的量=66mol-3mol=63mol，
故所得炉气中SO₂的体积分数=

8mol

63mol

×100%=12.7%，
答：所得炉气中SO₂的体积分数为12.7%；
（4）480g纯净的FeS₂的物质的量为

480g

120g/mol

=4mol，则n（Fe）=4mol，n（S）=8mol，
得到固体中n（Fe）：n（O）=4：a，则固体中n（O）=a，
反应后生成n（SO₂）=8mol，消耗空气为bmol，则n（O₂）=

1

5

bmol，
根据反应前后氧原子守恒：

1

5

b×2=a+8×2，则b=2.5a+40，
故答案为：b=2.5a+40．

点评：本题考查化学反应的计算，为高频考点，把握方程式计算、守恒计算等为解答的关键，题目属于拼合型，题量大、计算量较大，过程比较复杂，综合考查学生分析解决问题的能力，对学生的心理素质有较高的要求，题目难度中等．