题目

题型：不详难度：来源：

（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_______  ____。

答案

（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）

解析

（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