Question

黄铁矿主要成分是FeS₂。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000 g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO₂气体与足量Fe₂ (SO₄)₃溶液完全反应后，用浓度为0.02000 mol/L的K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00 mL。

已知：

（1）样品中FeS₂的质量分数是（假设杂质不参加反应）                    。

（2）若灼烧6 g FeS₂产生的SO₂全部转化为SO₃气体时放出9.83 kJ热量，产生的SO₃与水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03 kJ热量，写出SO₃气体转化为H₂SO₄的热化学方程式：                                  。

（3）煅烧10 t上述黄铁矿，理论上产生SO₂的体积（标准状况）为            L，制得98%的硫酸质量为                t，SO₂全部转化为H₂SO₄时放出的热量是     kJ。

Answer 1

【答案】

（1）90.00%

（2）SO₃（g）+H₂O（l）＝H₂SO₄（l）；△H＝-130.3 kJ/mol

（3）3.36×10⁶        15     3.43×10⁷

【解析】本题主要考查考生应用物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积等进行综合计算的能力。

(1)由反应4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂及题目所给的两个离子反应方程式，可得下列关系式：

FeS₂  ～  2SO₂  ～  4Fe²⁺  ～  Cr₂O

120 g                          mol

m(FeS₂)                       25.00×10^{－3 L}×0.020 00 mol·L^－1

解得m(FeS₂)=0.090 0 g

所以w(FeS₂)=×100%=90.00%

(2)n(FeS₂)= =0.05 mol，完全燃烧时可产生0.1 mol SO₂。1 mol SO₃完全与水化合放出的热量为130.3 kJ，则SO₃气体转化为H₂SO₄的热化学方程为SO₃(g)+H₂O(l)===H₂SO₄(l)；ΔH=－130.3 kJ·mol^－1。

(3)4FeS₂+11O₂Fe₂O₃+8SO₂

4×120 t                           8×22.4×10³ L

10 t×90%                              V(SO₂)

解得：V(SO₂)=3.36×10⁶ L

又由2SO₂+O₂2SO₃,及SO₃+H₂O===H₂SO₄得

FeS₂      ～      2H₂SO₄

120                 2×98

10 t×90%       m(H₂SO₄)·98%

解之得m(H₂SO₄)=15 t

SO₂全部转化为H₂SO₄时放出的热量包括两部分：SO₂转化为SO₃时放出的热量和SO₃与H₂O化合为H₂SO₄时放出的热，按上述(2)中的关系不难求解。