问题 计算题

(本题共14分)

硫有多种含氧酸,亚硫酸(H2SO3)、硫酸(H2SO4)、焦硫酸(H2SO4·SO3)、硫代硫酸(H2S2O3)等等,其中硫酸最为重要,在工业上有广泛的应用。在实验室,浓硫酸是常用的干燥剂。

完成下列计算:

(1)焦硫酸(H2SO4·SO3)溶于水,其中的SO3都转化为硫酸。若将445g焦硫酸溶于水配成4.00L硫酸,该硫酸的物质的量浓度为________mol/。

(2)若以浓硫酸吸水后生成的H2SO4·H2O计算,250g质量分数为98%的硫酸能吸收多少g水?

(3)硫铁矿是工业上制硫酸的主要原料。硫铁矿氧化焙烧的化学反应如下:

3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2   4FeS2+11 O2→2Fe2O3+8SO2

若48mol FeS2完全反应耗用氧气2934.4L(标准状况),计算反应产物中Fe3O4与Fe2O3物质的量之比。

(4)用硫化氢制取硫酸,既能充分利用资源又能保护环境,是一种很有发展前途的制备硫酸的方法。

硫化氢体积分数为0.84的混合气体(H2S、H2O、N2)在空气中完全燃烧,若空气过量77%,计算产物气体中SO2体积分数(水是气体)。(已知空气组成:N2体积分数0.79、O2体积分数0.21)

答案

(1)1.25   (2)250×98%÷98×16=40g

(3)2934.4÷22.4=131mol  

设Fe3O4   amol   Fe2O3   bmol

3a+2b=48  8a+11÷2b=131   a=4   b=18

n (Fe3O4):n(Fe2O3)=2:9

(4)设混合气为1体积,0.84体积硫化氢完全燃烧生成0.84体积二氧化硫和0.84体积水,消耗1.26体积氧气。所需空气为1.26÷0.21×1.77=10.62

体积=0.84÷(10.62-1.26+1.84)=0.075

题目分析:(1)445g焦硫酸的物质的量=445g÷178g/mol=2.5mol,其中硫酸和三氧化硫均是2.5mol,2.5mol三氧化硫又产生2.5mol硫酸,则溶液中硫酸的物质的量是5.0mol,浓度是5.0mol÷4L=1.25mol/L。

(2)250g质量分数为98%的硫酸中硫酸的质量是250g×98%=245g,其中溶剂水是5g,硫酸的物质的量是245g÷98g/mol=2.5mol,可以结合水的物质的量是2.5mol,质量是2.5mol×18g/mol=45g,因此还可以吸收水的质量是45g-5g=40g。

(3)设Fe3O4的物质的量是amol,Fe2O3的物质的量是bmol

反应中消耗氧气的物质的量是2934.4L÷22.4L/mol=131mol

则根据方程式可知3a+2b=48、8a+11÷2b=131

解得a=4、b=18

则n (Fe3O4):n(Fe2O3)=2:9

(4)设混合气为1体积,根据氯化氢完全燃烧的方程式2H2S+3O2点燃2SO2+2H2O 可知,0.84体积硫化氢完全燃烧生成0.84体积二氧化硫和0.84体积水,消耗1.26体积氧气。反应中空气过量77%,因此所需空气为 ×1.77=10.62,则二氧化硫体积分数 =0.075

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