Question

工业上用硫铁矿石（主要成分FeS₂）在沸腾炉中焙烧，经过一系列反应，得到硫酸，焙烧后的矿渣用于炼铁。其转化过程如下图所示（部分条件、反应物和产物已略去）：

请回答下列问题：

（1）在上面转化过程中，硫元素被氧化的反应是________（填反应编号）。

（2）写出反应②中炼铁的化学方程式_____________。若用1000t含杂质28%的矿渣炼铁，理论上可得到含铁96%的生铁质量为_____________ t．

（3）写出反应①的化学方程式                ，若有12.0g FeS₂参加反应，则发生转移的电子数为            。

（4）烟气中SO₂的排放会造成酸雨，工业上常用Na₂SO₃溶液来吸收SO₂以减少对环境的危害。

①常温下，将SO₂通入一定体积的1.0mol·L^－1Na₂SO₃溶液中，溶液pH不断减小。当溶液pH约为6时，吸收SO₂的能力显著下降，此时溶液中c（SO₃^2－）的浓度是0.2mol·L^－1，则溶液中c（HSO₃^－）是            mol·L^－1。用化学平衡原理解释此时溶液显酸性的原因            。

②向①中pH约为6时的吸收液中通入足量O₂充分反应。取反应后溶液10mL与10mLBaCl₂溶液混合，欲使混合时能生成沉淀，所用BaCl₂溶液的浓度不得低于         mol·L^-1。[已知25℃时，Ksp(BaSO₃)=5.48×10^-7 , Ksp(BaSO₄)= 1.08×10^-10]

Answer

（1）①③（2分）

（2）3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2（2分） 525（2分）

（3）4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2（2分） 6.62×1023（或1.1NA）（2分）

（4）①1.6（2分） HSO3－H＋+SO32－和HSO3－+H2OH2SO3+OH－，HSO3－的电离程度大于其水解程度（2分） ②2.4×10-10 mol·L-1（2分）

【解析】

试题分析：（1）反应①中硫元素被氧化生成SO2，反应③中硫元素被氧化生成SO3，反应④是非氧化还原反应，则在上面转化过程中，硫元素被氧化的反应是①和③。

（2）反应②中氧化铁被CO还原生成单质铁，则炼铁的化学方程式为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。若用1000t含杂质28%的矿渣炼铁，则根据铁元素守恒可知理论上可得到含铁96%的生铁质量为＝525t。

（3）反应①的化学方程式为4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2，每消耗4molFeS2转移44mol电子，即每消耗120gFeS2转移11mol电子，因此若有12.0g FeS2参加反应，则发生转移的电子数为1.1mol×6.02×1023/mol＝6.62×1023。

（4）①由Na2SO3+SO2+H2O＝2NaHSO3，c（SO32-）的浓度是0.2mol•L-1，则反应的Na2SO3溶液为1.0mol/L-0.2mol/L＝0.8mol/L，由反应中的物质的量关系可知，生成的c（HSO3-）为0.8mol/L×2＝1.6mol/L；溶液中存在平衡：HSO3－H＋+SO32－和HSO3－+H2OH2SO3+OH－，由于HSO3－的电离程度大于其水解程度，影响溶液显酸性。

②根据①中分析可知溶液中最终得到的硫酸根的物质的量浓度是1.8mol/L，与等体积氯化钡溶液混合后变为0.9mol/L，则要生成沉淀必须满足0.9×c/2≥1.08×10-10，解得c≥2.4×10-10 mol·L-1。

考点：考查工业制备硫酸的有关判断与计算