Question

硫酸在生产中有广泛的应用，某厂以硫铁矿为主要原料生产硫酸．
已知：①550℃时，2S0₂（g）+0₂（g）

催化剂△

2S0₃（g）△H=一196.6kJ?mol^-1．
②一定温度下，硫铁矿在空气中煅烧可能发生下列反应（设空气中N₂与O₂的体积比为4：1）：
3FeS₂+80₂=Fe₃0₄+6S0₂，4FeS₂+110₂=2Fe₂0₃+8S0₂．
（1）550℃时，6.4g S0₂（g）与足量O₂（g）充分反应生成S0₃（g），放出热量

 

9.83kJ（填“大于”、“等于”或“小于”）0、
（2）欲使反应①的平衡向正反应方向移动，下列措施可行的是

 

．（填字母）
a．向平衡混合物中充入Ar    b．向平衡混合物中充入0₂
c．改变反应的催化剂        d．降低反应的温度
（3）为使FeS₂完全生成Fe₂0₃，生产时要使用过量的空气，则当空气过量50%时，所得炉气中S0₂的体积分数是多少？
（4）720g纯净的FeS₂在空气中完全煅烧，所得固体中Fe和O的物质的量之比n（Fe）：n（O）=6：a，此时消耗空气为bmol．
①试写出b与a的关系式：

 

．
②请在如图中画出b与a的关系曲线．

Answer 1

分析：（1）S0₂与0₂反应为可逆反应，根据可逆反应的特点可知，反应物不能完全转化为反应物；
（2）使反应①的平衡向正反应方向移动，根据影响平衡的因素分析；
（3）根据反应方程式，由氧气的量求出二氧化硫的量，再求其体积分数；
（4）①根据反应前后氧原子守恒计算；
②采用极限法，若固体中只有Fe₃0₄，根据n（Fe）：n（O）=6：a，则a=8，b=80；若固体中只有Fe₂0₃，则a=9，b=82.5，依此作图．

解答：解：（1）6.4g S0₂的物质的量为：

6.4g

64g/mol

=0.1mol，已知S0₂与0₂反应为可逆反应，根据可逆反应的特点可知，反应物不能完全转化为反应物，所以放出的热量小于

0.1

2

×196.6kJ=9.83kJ，故答案为：小于；
（2）使反应①2S0₂（g）+0₂（g）

催化剂△

2S0₃（g）△H=一196.6kJ?mol^-1的平衡向正反应方向移动，
a．向平衡混合物中充入Ar，容器体积不变，反应物质的浓度不变，平衡不移动，故a错误；
b．向平衡混合物中充入0₂，反应物氧气的浓度增大，平衡正向移动，故b正确；
c．改变反应的催化剂，平衡不移动，故c错误；
d．降低反应的温度，平衡向正方向移动，故d在；
故答案为：bd；
（3）根据反应方程式4FeS₂+110₂=2Fe₂0₃+8S0₂，
设FeS₂为1 mol，完全煅烧需要的n（O₂）=

11

4

=2.75 mol，生成n（SO₂）=2 mol；
空气过量50%，所需空气为：

2.75

0.2

×1.5=20.625 mol；
则SO₂体积分数为：

2

20.625+2-2.75

×100%=10.0%，
答：所得炉气中S0₂的体积分数10.0%；
（4）①720g纯净的FeS₂的物质的量为

720g

120g/mol

=6mol，则n（Fe）=6mol，n（S）=12mol；反应后生成n（S0₂）=24mol，消耗空气为bmol，则空气中n（0₂）=

b

5

mol；
根据反应前后氧原子守恒：

b

5

×2=a+24，则b=2.5a+60；故答案为：b=2.5a+60；
②采用极限法分析，若固体中只有Fe₃0₄，根据n（Fe）：n（O）=6：a，则a=8，b=80；若固体中只有Fe₂0₃，则a=9，b=82，所以端点为（8，80）、（9，82.5）之间的一条线段，则图为：；
故答案为：．

点评：本题考查了反应热的计算，化学平衡移动，根据方程式的计算，题目计算量较大，过程比较复杂，综合考查学生分析解决问题的能力，注意守恒思想的运用，难度中等．