Question

【化学--选修2化学与技术】
黄铁矿是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料．某化学兴趣小组对某黄铁矿石（主要 成分为FeS2）进行硫元素含量测定的实验探究及工业生产硫酸的探究．
Ⅰ．将m₁g该黄铁矿样品（杂质中不含硫和铁）放入如图所示装置（夹持和加热装置 省略）的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全．石英管中发生反应的化学方程式为：4FeS₂+11O₂

高温  .

2Fe₂O+₃8SO₂
Ⅱ．反应结束后，将乙瓶中的溶液进行如下处理：

（1）Ⅰ中，乙瓶内发生反应的离子方程式有

 

、

 

．
（2）Ⅱ中，所加H₂O₂溶液需足量的理由是

 

（3）该黄铁矿石中硫元素的质量分数为

 

（4）简述在催化反应室中设置热交换器的目的：

 

．
（5）工业生产中常用氨--硫酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的，用 两个化学方程式表示其反应原理

 

、

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）甲瓶是利用氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，避免干扰乙装置对二氧化硫的定量测定；乙瓶内是二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，亚硫酸钠被氧气氧化为硫酸钠；
（2）过氧化氢可以把乙瓶中的亚硫酸钠氧化为硫酸钠；
（3）依据硫元素守恒计算分析得到；
（4）依据反应原理和反应过程中催化氧化的目的是氧化二氧化硫为三氧化硫，反应是放热反应，热交换器可以利用放出的热量预热参加反应的二氧化硫和氧气；
（5）二氧化硫和氨气水反应生成亚硫酸铵或亚硫酸氢铵，亚硫酸铵或亚硫酸氢铵和硫酸反应生成硫酸铵，二氧化硫和水．

解答： 解：（1）甲瓶是利用氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，提供氧气氧化硫铁矿，避免二氧化碳干扰乙装置对二氧化硫的定量测定；乙瓶内是二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，亚硫酸钠被氧气氧化为硫酸钠，反应的离子方程式为SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O、2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-，
故答案为：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-；
（2）由流程可知加入过氧化氢把亚硫酸钠氧化为硫酸钠，且不引入杂质，故答案为：使SO₃^2-完全氧化为SO₄^2-；
（3）将m₁ g该黄铁矿样品放入如图1所示装置（夹持和加热装置省略）的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全，生成的二氧化硫被过量氢氧化钠吸收生成亚硫酸钠，部分被氧化为硫酸钠，加入过氧化氢把亚硫酸钠全部氧化为硫酸钠，加入过量绿化比溶液得到沉淀质量为m₂g为硫酸钡的质量，物质的量=

m2

233

mol；
则黄铁矿中硫元素的质量分数=

m2 233 ×32

m1

×100%=

32m2

233m1

×100%，
故答案为：

32m2

233m1

×100%；
（4）依据反应原理和反应过程中催化氧化的目的是氧化二氧化硫为三氧化硫，反应是放热反应，热交换器可以利用放出的热量预热参加反应的二氧化硫和氧气，
故答案为：利用二氧化硫被氧化为三氧化硫时放出的热量来预热即将参加反应的二氧化硫和氧气；
（5）二氧化硫和氨气水反应生成亚硫酸铵或亚硫酸氢铵，亚硫酸铵或亚硫酸氢铵和硫酸反应生成硫酸铵，二氧化硫和水，反应的化学方程式为：SO₂+NH₃+H₂O=NH₄HSO₃或SO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂SO₄，2NH₄HSO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+2SO₂↑+2H₂O或（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案为：SO₂+NH₃+H₂O=NH₄HSO₃或SO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂SO₄；2NH₄HSO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+2SO₂↑+2H₂O或（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O．

点评：本题考查了物质性质的实验验证和流程分析判断，物质性质和干信息的利用是解题关键，题目难度中等．