Question

1．黃鐵礦（主要成分為 FeS₂，雜質(zhì)不含硫元素）是我國(guó)大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料．化學(xué)課外活動(dòng)小組為測(cè)定某黃鐵礦中FeS₂含量進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)探究（假設(shè)每步反應(yīng)均完全）．
【查閱資料】
①4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂ ②Na₂SO₃+H₂O₂═Na₂SO₄+H₂O
【實(shí)驗(yàn)探究】
Ⅰ．稱取2.40g黃鐵礦樣品放入如圖1所示裝置（夾持和加熱裝置省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝�，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應(yīng)完全．

Ⅱ．反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進(jìn)行如圖2所示處理：

【問(wèn)題討論】
（1）Ⅰ裝置中甲瓶?jī)?nèi)盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是吸收空氣中的二氧化碳．
（2）Ⅰ裝置中乙瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式是SO₂+2NaOH^-=Na₂SO₃+H₂O、2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄．
【含量測(cè)定】
（3）計(jì)算該黃鐵礦中FeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（請(qǐng)寫出計(jì)算過(guò)程）
【交流反思】
（4）如果缺少甲裝置，則最終測(cè)得FeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將會(huì)偏大（填“偏大”“偏小”或“不變”）．
（5）Ⅱ中檢驗(yàn)濾渣是否洗滌干凈的方法是，取最后一次洗滌液，加入取濾液少許于試管中，滴加硫酸鈉溶液，若沒(méi)有白色沉淀，則氯化鋇過(guò)量，說(shuō)明已洗滌干凈．
【拓展應(yīng)用】
工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如圖3所示：

（6）接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃．化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常需要用到較稀的硫酸，把濃硫酸稀釋的操作是把濃硫酸倒入水中，邊加邊攪拌，硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品，用途十分廣泛，請(qǐng)寫出稀硫酸的一種用途除鐵銹．
（7）依據(jù)生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖，下列說(shuō)法正確的是ACD（填字母）．
A．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎
B．催化劑能夠提高SO₂的反應(yīng)速率和產(chǎn)量
C．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵
D．吸收塔中為了提高吸收效率，采用噴淋的方式．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)空氣中的二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)影響二氧化硫的測(cè)定，據(jù)此分析甲裝置的作用；
（2）乙瓶?jī)?nèi)是二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，亞硫酸鈉被氧氣氧化為硫酸鈉；
（3）根據(jù)硫元素質(zhì)量守恒計(jì)算硫化亞鐵的質(zhì)量，再計(jì)算出硫化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）根據(jù)二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)，對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響．
（5）根據(jù)硫酸鈉能與氯化鋇反應(yīng)分析；
（6）根據(jù)接觸室中發(fā)生反應(yīng)，寫出化學(xué)方程式，根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量不變和硫酸的應(yīng)用分析回答．
（7）根據(jù)生產(chǎn)硫酸的工藝流程分析判斷．

解答 解：（1）由于空氣中的二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)影響二氧化硫的測(cè)定，所以，Ⅰ中裝置中甲瓶?jī)?nèi)盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是吸收空氣中的二氧化碳．
（2）乙瓶?jī)?nèi)是二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，亞硫酸鈉被氧氣氧化為硫酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為SO₂+2NaOH^-=Na₂SO₃+H₂O、2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，
（3）由于在化學(xué)變化中硫元素質(zhì)量守恒，所以，硫元素的質(zhì)量：4.66g×$\frac{32}{233}$=0.64g，F(xiàn)eS₂的質(zhì)量：0.64g÷（$\frac{64}{120}$×100%）=1.2g，黃鐵礦中FeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{1.2g}{2.4g}×$100%=50%；
（4）如果缺少甲裝置，由于二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)，則最終測(cè)得FeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將會(huì)偏大；
（5）由于硫酸鈉能與氯化鋇反應(yīng)，所以，Ⅱ中檢驗(yàn)濾渣是否洗滌干凈的方法是，取最后一次洗滌液，加入硫酸鈉溶液，若無(wú)白色沉淀，則已洗凈；
（6）由圖示可知，在接觸室內(nèi)，二氧化硫和氧氣在加熱和催化劑的條件下生成了三氧化硫，反應(yīng)的方程式是：2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃；化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常需要用到較稀的硫酸，把濃硫酸稀釋的操作是把濃硫酸倒入水中，邊加邊攪拌；
由于稀硫酸能與金屬氧化物反應(yīng)，常用于金屬除銹．
（7）A．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎，能增大與氧氣的接觸面積，故A正確，
B．催化劑能夠提高SO₂的反應(yīng)速率，不能提高產(chǎn)量，故B錯(cuò)誤；
C．沸騰爐排出的礦渣中含有氧化鐵，可供煉鐵，故C正確；
D．吸收塔中為了提高吸收效率，采用噴淋的方式，故D正確．
故答案為：
（1）吸收空氣中的二氧化碳；
（2）SO₂+2NaOH^-=Na₂SO₃+H₂O、2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；
（3）50%；
（4）偏大；
（5）取濾液少許于試管中，滴加硫酸鈉溶液，若沒(méi)有白色沉淀，則氯化鋇過(guò)量．
（6）2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃，把濃硫酸倒入水中，邊加邊攪拌，除鐵銹；
（7）ACD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)成分和含量的測(cè)定，涉及儀器選用、誤差分析、質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算等知識(shí)，具有較強(qiáng)的綜合性，解題時(shí)注意從質(zhì)量守恒的角度分析，本題難度中等．