Question

以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

（1）将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整www.ks5.u.com

   4       +11

（2）接触室中发生反应的化学方程式是            。

（3）依据工艺流程图判断下列说法正确的是（选填序号字母）         。

a. 为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎

b. 过量空气能提高的转化率

c. 使用催化剂能提高的反应速率和转化率

d. 沸腾炉排出的矿渣可供炼铁

（4）每160g气体与化合放出260.6kJ的热量，该反应的热化学方程是        。

（5）吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的和铵盐。

①既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的。吸收的离子方程式是            。

② 为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。

部分测定结果；

铵盐质量为10.00g和20.00g 时，浓硫酸增加的质量相同；铵盐质量为30.00g时，浓硫酸增加的质量为0.68g；铵盐质量为40.00g时，浓硫酸的质量不变。

计算：该铵盐中氮元素的质量分数是          %； 若铵盐质量为15.00g。 浓硫酸增加的质量为       。 （计算结果保留两位小数）

Answer

1）FeS2

（2）

（3）a   b   d

（4）SO3(g) + H2O(l) = H2SO4(l)；ΔH=-130.3kJ/mol

（5）①SO2 + Br2 + 2H2O = 4H+ + 2Br- + SO42-

②14.56      2.31g

【解析】本题主要考查硫酸工业、热化学方程式的书写、计算等。

（1）根据原子守恒即可判断该物质为FeS2。

（2）SO2和O2在接触室发生反应生成SO3：2SO2 + O2  2SO3。

（3）选项a，将黄铁矿粉碎更增加反应接触面积而加快反应速率。选项b，增加空气（O2）浓度能提高SO2的转化率。选项c，催化剂对转化率无影响。选项d，矿渣中含有Fe2O3，可用于冶炼铁。

（4）160g SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)放出260.6kJ热量，则1mol SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)放出130.3kJ热量，则相关热化学方程式为： SO3(g) + H2O(l)＝H2SO4(l)；△H＝－130.3kJ/mol。

（5）10g时说明铵盐不足,20g时说明氢氧化钠不足,由10.00g和20.00g 时浓硫酸增加的质量相同说明铵盐有酸式根产生的氨气, 氢氧化钠的物质的量浓度为Cmol/L

设10克中有Xmol的 (NH4)2SO4 和ymol的NH4HSO4则

132X + 115y=10…………………………………………………….(1)

10g时说明铵盐不足由N守恒知

          n(NH3)=2X + y

20g时铵盐已经过量，氢氧化钠先和酸式根反应，则(NH4)2SO4为2Xmol，2ymol的NH4HSO4

        HSO4— + OH—  = SO42— + H2O

1       1

2y     2y

        NH4+  +   OH—     =     NH3       +          H2O

                  1            1

              50C×10—3—2y   50C×10—3—2y

由于产生的氨气一样多 

        n(NH3)=2X + y=50C×10—3—2y………………………………….(2)

30g时铵盐过量，则(NH4)2SO4为3Xmol，3ymol的NH4HSO4   n(NH3)=0.68/17=0.04mol

HSO4— + OH—  = SO42— + H2O

1       1

3y      3y

NH4+  +   OH—        =         NH3       +   H2O

                  1                  1

              50C×10—3—3y         0.04

所以      

50C×10—3—3y=0.04…………………………………………………….(3)

联立(1) (2) (3)解得

       X=0.02mol   y=0.064mol    C=4.64mol/L

氮的质量百分含量= ×100％=(0.04+0.064) ×14/10×100％=14.56％

15g时铵盐已经过量，则(NH4)2SO4为1.5Xmol，1.5 ymol的NH4HSO4

HSO4—   +   OH—  = SO42— + H2O

1          1

1.5y      1.5y

NH4+  +   OH—        =         NH3       +   H2O

                  1                  1

              50C×10—3—1.5y     50C×10—3—1.5y

n(NH3)= 50C×10—3—1.5y=50×4.64×10—3—1.5×0.064=0.136mol

m(NH3)=0.136×17=2.31g