(10分)、硫铁矿又称黄铁矿,是生产硫酸的原料,其主要成分为FeS2。850℃~900℃时,硫铁矿在纯净的氧气中煅烧,可能发生下列反应:
① 3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 ② 4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2
⑴为使FeS2煅烧完全生成Fe2O3,使用过量氧气,当氧气过量20%时,求所得炉气中SO2的体积分数。(写出计算过程)
⑵480 g纯净的FeS2在氧气中完全反应,若所得固体中,Fe和O的物质的量之比
n(Fe)∶n(O)=4∶a,此时消耗氧气b mol。
①试写出b与a的关系式:_______ ______。
② b的最大值为 ____,最小值为_______ ____。
(1)78.4%(5分)
设生成8 L SO2,则原氧气为11×1.2=13.2(L),反应后混合气体积为10.2 L。
SO2%=8/10.2=78.4%
(2)①b=0.5a+8(3分) ②b=11(3分),b=10.7 即:32/3(3分)
(1)根据方程式② 4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2分析可知,每11mol氧气与FeS2反应生成8mol二氧化硫气体,所以,令氧气的物质的量为,当与4molFeS2反应生成8mol二氧化硫气体时,余下氧气20%,所以可求得炉气中SO2的体积分数
(2)480 g纯净的FeS2的物质的量为4mol;令Fe3O4的物质的量为x,Fe2O3的物质的量为y,则由化学反应方程式可得:
① 3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2
3x 8x x
② 4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2
2y 5.5y y
根据Fe元素守恒可得:3x+2y=4;固体中O元素的质量为:4x+3y=a;由方程式中消耗氧气的物质的量为:8x+5.5y=b;解这三个方程式可求得b与a的关系式:b=0.5a+8;
由方程式中的比例关系可知,b的最大值为b=11;b的最小值为32/3