Question

（2011?泰州二模）硫酸在国民经济中占有极其重要的地位，我国常以黄铁矿（主要成分FeS₂）为原料生产硫酸．

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

（1）SO₂的催化氧化是硫酸工业的主要反应．现有标准状态下5.6L SO₂气体，在500℃、V₂O₅催化下转化成SO₃，若SO₂转化率为a%，放出热量为QkJ．该反应的热化学方程式为

2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-

800Q

a

kJ/mol

．
（2）已知在SO₂催化氧化前后混合气体中各成分的体积分数如表，则SO₂的转化率为

95.3%

．
（3）如图所示，用98%的浓硫酸1.0t吸收SO₃制得发烟硫酸（化学组成可表示为H₂SO₄?xSO₃），可生产SO₃质量分数为20%的发烟硫酸

1.36

t．
（4）某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000g样品充分灼烧，生成的SO₂气体与足量Fe₂（SO₄）₃溶液完全反应后，再用0.02000mol?L^-1的K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00mL．
已知：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺
Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
则样品中FeS₂的质量分数是多少？（假设杂质不参加反应）

．

Answer 1

分析：（1）由题目信息可知反应

5.6L

22.4L/mol

×a%SO₂放出热量为QkJ，则反应2molSO₂放出热量为

800Q

a

kJ，然后书写热化学方程式；
（2）设反应前总体积为100L，根据氮气的体积不变，求出反应后体积，然后求出SO₂的体积，最后求出SO₂的转化率；
（3）先根据浓硫酸中的水能吸收SO₃生成硫酸，求出吸收后硫酸的总质量，再根据发烟硫酸中H₂SO₄质量分数是80%求出则发烟硫酸的质量；
（4）依据制备过程中的反应，结合元素守恒计算得到对应物质的定量关系，3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-进行计算．

解答：解：（1）由题目信息可知反应

5.6L

22.4L/mol

×a%SO₂放出热量为QkJ，则反应2molSO₂放出热量为

800Q

a

kJ，所以热化学方程式为2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-

800Q

a

kJ/mol，故答案为：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-

800Q

a

kJ/mol；
（2）设反应前总体积为100L，反应后体积为82L/84.8%=96.7L，SO₃即转化的SO₂为96.7×6.9%=6.67L，SO₂的转化率为

6.67

7

×100%=95.3%，
故答案为：95.3%；
（3）1.0t98%浓硫酸含水0.02t，
     SO₃ +H₂0=H₂SO₄
     80    18   98
    0.09t 0.02t
所以吸收SO₃后所得H₂SO₄总质量是1.09t，发烟硫酸中H₂SO₄质量分数是80%，则发烟硫酸的质量是

1.09 t

80%

=1.36t；即可生产SO₃质量分数为20%的发烟硫酸1.36t，
故答案为：1.36t；
（4）取0.1000g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0.02000mol/L的K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00mL．
依据反应过程得到定量关系为：3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-，假设硫化亚铁物质的量为x，则
                           3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-，
                             3                    2
                             x                   0.02000mol/L×0.02500L
x=0.00075mol；
所以样品中FeS₂的质量分数=

0.00075mol×120g/mol

0.1000g

×100%=90%，
答：样品中FeS₂的质量分数是90.00%．

点评：本题考查了热化学方程式的计算应用，化学方程式的计算，元素守恒的计算应用是解题关键，题目难度中等．