Question

【题目】工业上生产硫酸的原料，一种是黄铁矿，其主要成分为FeS2（S为-1价）；另一种是磁黄铁矿，其主要成分是Fe1-xS（S为-2价），式中x通常为0.1~0.2，既含有Fe2＋又含有Fe3＋。

生产硫酸时将矿石煅烧，发生反应如下：

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%的黄铁矿10吨，理论上最多可以生产98%的浓硫酸___________吨（矿石中无其他含硫物质）。

（2）若磁黄铁矿Fe1-xS中x=0.1，则Fe1-xS中Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为_____：1。

（3）煅烧矿石时，为了尽可能地将矿石中的硫转变为SO2，需通入过量20%的空气（其中N2与O2的体积比为4：1，假设无其他气体成分），计算磁黄铁矿充分煅烧后排出的气体中SO2的体积分数_____（用含x的代数式表示）。

（4）将一定量的磁黄铁矿溶于足量的盐酸，充分反应后测得生成S单质2.4g，FeCl20.425mol，且溶液中无Fe3＋，计算Fe1-xS中的x_____值（矿石中其他成分不与盐酸反应）。

Answer 1

【答案】12 3.5 0.15

【解析】

（1）根据关系式有：FeS2~2H2SO4，

120 196

10t×72% x×98% 解得x=12t；

（2）设二价铁为xmol，三价铁为ymol，故有x+y=0.9，2x+3y=2，解得x=0.7，y=0.2。故为3.5:1；

（3）解：设生成4mol SO2，则需要1.2 (7-3x)mol的O2，所需空气中的N2为4.8 (7-3x)mol；

反应后得到的混合气体组成为：SO24mol、O20.2 (7-3x)mol、N24.8 (7-3x)mol；

∴ SO2的体积分数

（4）解法一：由2Fe3＋~S，得0.15mol

由铁原子守恒得：Fe1-xS中0.425mol，0.275mol

由化合价得：（0.27520.153）20.5mol

∴∴

解法二：Fe1-xS + HCl → FeCl2+ H2S↑+ S↓

由原子守恒得，0.425mol （盐酸中氢元素反应后在H2S中，氯元素在FeCl2中）

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

∴∴