Question

【題目】工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的原料，一種是黃鐵礦，其主要成分為FeS2（S為-1價(jià)）；另一種是磁黃鐵礦，其主要成分是Fe1-xS（S為-2價(jià)），式中x通常為0.1~0.2，既含有Fe2＋又含有Fe3＋。

生產(chǎn)硫酸時(shí)將礦石煅燒，發(fā)生反應(yīng)如下：

① 4 FeS2+ 11 O2→ 2 Fe2O3+ 8 SO2

② 4 Fe1-xS + (7-3x) O2→ 2 (1-x) Fe2O3+ 4 SO2

（1）含FeS272%的黃鐵礦10噸，理論上最多可以生產(chǎn)98%的濃硫酸___________噸（礦石中無(wú)其他含硫物質(zhì)）。

（2）若磁黃鐵礦Fe1-xS中x=0.1，則Fe1-xS中Fe2＋與Fe3＋的物質(zhì)的量之比為_____：1。

（3）煅燒礦石時(shí)，為了盡可能地將礦石中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>SO2，需通入過(guò)量20%的空氣（其中N2與O2的體積比為4：1，假設(shè)無(wú)其他氣體成分），計(jì)算磁黃鐵礦充分煅燒后排出的氣體中SO2的體積分?jǐn)?shù)_____（用含x的代數(shù)式表示）。

（4）將一定量的磁黃鐵礦溶于足量的鹽酸，充分反應(yīng)后測(cè)得生成S單質(zhì)2.4g，FeCl20.425mol，且溶液中無(wú)Fe3＋，計(jì)算Fe1-xS中的x_____值（礦石中其他成分不與鹽酸反應(yīng)）。

Answer 1

【答案】12 3.5 0.15

【解析】

（1）根據(jù)關(guān)系式有：FeS2~2H2SO4，

120 196

10t×72% x×98% 解得x=12t；

（2）設(shè)二價(jià)鐵為xmol，三價(jià)鐵為ymol，故有x+y=0.9，2x+3y=2，解得x=0.7，y=0.2。故為3.5:1；

（3）解：設(shè)生成4mol SO2，則需要1.2 (7-3x)mol的O2，所需空氣中的N2為4.8 (7-3x)mol；

反應(yīng)后得到的混合氣體組成為：SO24mol、O20.2 (7-3x)mol、N24.8 (7-3x)mol；

∴ SO2的體積分?jǐn)?shù)

（4）解法一：由2Fe3＋~S，得0.15mol

由鐵原子守恒得：Fe1-xS中0.425mol，0.275mol

由化合價(jià)得：（0.27520.153）20.5mol

∴∴

解法二：Fe1-xS + HCl → FeCl2+ H2S↑+ S↓

由原子守恒得，0.425mol （鹽酸中氫元素反應(yīng)后在H2S中，氯元素在FeCl2中）

∴ Fe1-xS中 硫元素0.075+0.425=0.5mol 鐵元素0.425mol

∴∴