硫铁矿又称黄铁矿（主要成分FeS 2 ，杂质不含硫元素），是地壳中分布最广的硫化物．因其浅黄的颜色和明亮的金属光泽，常被误认为是黄金，故又称“愚人金”．工业上硫铁矿主要用于接触法制造硫酸，其反应原理为：①FeS 2 高温下与O 2 反应生成SO 2 ②SO 2 在催化剂作用下与O 2 反应生成SO 3 ③SO 3 与水反应生成H 2 SO 4 ．（1）若1.00吨SO 2 与O 2 的混合气体中含SO 2 0.40吨，在一定条件下发生反应②，有80%的SO 2 发生转化，则反应后混合气体中SO 3 的质量分数是______．（2）现用80吨硫矿铁制硫酸，最后生产出100吨98%的硫酸．若反应过程中硫元素的损失率为5%，则硫铁矿中FeS 2 的质量分数为______．（3）在浓硫酸中继续溶解SO 3 后所形成的液体称发烟硫酸，其浓度通常以游离的SO 3 含量来表示，如20%的发烟硫酸即表示在硫酸中含有20%的SO 3 ．现有1L含SO 3 30%的发烟硫酸（密度为1.95g/cm3），要把它稀释成质量分数为95%的浓硫酸，需加水约多少？（写出计算过程）（4）已知850℃～900℃时，硫铁矿在氧气中煅烧，可能发生下列反应：①3FeS 2 +8O 2 →Fe 3 O 4 +6SO 2 ②4FeS 2 +11O 2 →2Fe 2 O 3 +8SO 2 为使FeS 2 煅烧完全生成Fe 2 O 3 ，工业上使用过量氧气，当氧气过量20%时，求得炉气中SO 2 的体积分数．（写出计算过程）（5）将480g纯净的FeS2在氧气中完全反应，若得到固体中n（Fe）：n（O）=4：a，此时消耗氧气b mol，试写出b与a的关系式______．
| （1）在一定条件下反应，有80%的SO 2 发生转化，因此参加反应的二氧化硫是：0.40t×80%=0.32t，设生成三氧化硫的质量为x，则： 2SO 2 +O 2 =2SO 3 2×64 2×80 0.32tx 所以x=
由质量守恒定律可知，反应后混合气体的总质量为1t，故反应后混合气体中SO 3 的质量分数=
故答案为：40%； （2）令硫铁矿中FeS 2 的质量分数为a，则80吨硫矿铁中FeS 2 的质量为0.8a 吨，则： FeS 2 ～～～～～～～～2H 2 SO 4 120t2×98t 0.8a t×（1-5%） 100t×98% 所以，120t：2×98t=0.8a t×（1-5%）：100t×98% 解之得：a=78.95%， 故答案为：78.95%； （3）1L含SO 3 30%的发烟硫酸（密度为1.95g/cm 3 ），其质量=1000cm 3 ×1.95g/cm 3 =1950g，其中SO 3 的质量=1950g×30%，硫酸的质量为1950g×70%，则： SO 3 +H 2 O=H 2 SO 4 80 98 1950g×30% m（H 2 SO 4 ） 故m（H 2 SO 4 ）=
故加水后硫酸的总质量=
设需要加入水的质量为yg，则：（1950g+y g）×95%=
解得y=241.2， 答：需要加水约241.2g； （4）假设FeS 2 为4mol，则： 4FeS 2 +11O 2 =2Fe 2 O 3 +8SO 2 气体物质的量减少 4 118 3 4mol 11mol8mol3mol 氧气过量20%，则通入氧气为11mol×（1+20%）=13.2，故反应后混合气体总物质的量=13.2mol-3mol=10.2mol，故所得炉气中SO 2 的体积分数=
答：所得炉气中SO 2 的体积分数为78.4%． （5）480g纯净的FeS 2 的物质的量为
得到固体中n（Fe）：n（O）=4：a，则固体中n（O）=a， 反应后生成n（SO 2 ）=8mol，消耗n（O 2 ）=bmol， 根据反应前后氧原子守恒：b×2=a+8×2，则b=0.5a+8， 故答案为：b=0.5a+8． |