Question

【題目】黃鐵礦（主要成分為FeS2，雜質不含硫元素）是我國大多數硫酸廠制取硫酸的主要原料。化學課外活動小組為測定某黃鐵礦中FeS2含量進行了如下的實驗探究（假設每步反應均完全）。

【查閱資料】

①4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2

②Na2SO3+H2O2＝Na2SO4+H2O

③Na2SO4+BaCl2＝BaSO4 ↓+2NaCl

④Na2CO3+BaCl2＝BaCO3 ↓+2NaCl

【實驗探究】

Ⅰ. 稱取1.60 g黃鐵礦樣品放入下圖所示裝置（夾持和加熱裝置省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應完全。

Ⅱ. 反應結束后，將乙瓶中的溶液進行如下處理：

【問題討論】

（1）Ⅰ中裝置中甲瓶內盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是____________。

【含量測定】

（2）Ⅱ中最終得到的4.66g固體是_________（填物質的化學式）。

（3）計算該黃鐵礦中FeS2的質量分數。_________（請寫出計算過程）

【交流反思】

（4）如果缺少甲裝置，則最終測得FeS2的質量分數將會_________（填“偏大”“偏小”或“不變”）。

（5）Ⅱ中證明所加BaCl2溶液過量的方法是_________________。

【拓展應用】

工業上以黃鐵礦為原料生產硫酸的工藝流程圖如下所示：

（6）接觸室中發生反應的化學方程式為_________________。化學實驗室現有質量分數為98%的濃硫酸，但在實驗中常需要用到較稀的硫酸。要把100g上述濃硫酸稀釋成質量分數為10%的硫酸，需要水的質量是________g，稀釋時，應將_________沿燒杯內壁慢慢注入_______中，并不斷用玻璃棒攪拌。硫酸是一種重要的化工產品，用途十分廣泛，請寫出稀硫酸的一種用途_______________。

（7）依據生產硫酸的工藝流程圖，下列說法正確的是________（填字母）。

A．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎

B．催化劑能夠提高SO2的反應速率和產量

C．SO2可做為生產硫酸的原料循環再利用

D．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵

Answer 1

【答案】 吸收空氣中的二氧化碳 BaSO4 硫元素的質量：4.66g*32/233=0.64g

FeS2的質量：0.64g/64/120=1.2g

1.2g/1.6g*100%=75% 偏大 取濾液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀，則氯化鋇過量。（合理即可） 2SO2+O22SO3 880 濃硫酸 水 詳見解析 ACD

【解析】 (1). 吸收二氧化碳用氫氧化鈉溶液。 (2).黃鐵礦樣品中含硫元素，高溫灼燒時產生二氧化硫氣體，二氧化硫與氫氧化鈉溶液反應生成亞硫酸鈉，亞硫酸鈉被過氧化氫氧化為硫酸鈉，

Na2SO4+ BaCl2=2NaCl+BaSO4↓，故4.66g固體是硫酸鋇沉淀。（3）設該黃鐵礦中FeS2的質量分數為x，物質之間的對應關系是：

FeS2-------2Na2S O4-------2BaSO4

120 2×233

1.60 g×x 4.66g

= 解得x=75%

（4）如果缺少甲裝置，生成的沉淀中將混有碳酸鋇沉淀，使沉淀質量增多，被當成硫酸鋇沉淀計算。（5）取濾液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀生成，則說明氯化鋇過量。 (6). 接觸室內二氧化硫與氧氣反應生成三氧化硫。溶液稀釋前后溶質的質量相等，設需要水的質量是x，100g×98%=（100g+x）×10%，解得x= 880g ，稀釋濃硫酸的操作步驟是：酸入水，沿內壁，慢慢倒，不斷攪。稀硫酸可以除鐵銹。（7）A．反應物之間接觸面積越大，反應越充分，正確；B．催化劑只是改變反應速率，不影響生成物的質量，錯誤；C．SO2是生產硫酸的原料之一，可循環再利用，正確；D．沸騰爐排出的礦渣中含鐵元素，可供煉鐵，正確。故選ACD。