题目

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
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.
② b的最小值为_______▲ ____.

提问时间：2020-07-25

答案

从题目给出的反应方程式可以看出,FeS2中S元素消耗O2不管按照哪个反应进行都是一样多的（因为都是生成SO2）,耗氧量多少关键是看Fe元素最后转化成什么.
如果转化为含O较少的Fe3O4,消耗氧就少；反之转化成含O较多的Fe2O3,则消耗O2就多.
480gFeS2物质的量为480g÷120g/mol=4mol,其中的含8molS原子和4molFe原子,S转化为SO2消耗8molO2,则Fe消耗的O2就是(b-8)mol,根据题意可知n(Fe) : n(O) ＝ 4 : a = 4 : 2(b-8),解得：2b = a+16.
当FeS2全部生成含氧的质量分数较大的Fe2O3时,消耗氧最多,Fe2O3中n(Fe) : n(O) ＝ 4 : a = 2 : 3,也就是a = 6,此时2b = a+16 = 22,b = 11.
当FeS2全部生成含氧的质量分数较小的Fe3O4时,消耗氧最少,Fe2O3中n(Fe) : n(O) ＝ 4 : a = 3 : 4,也就是a = 16/3,此时2b = a+16 = 64/3,b = 32/3.
这是因为要解释a与b的关系才这样算的,如果只是要求出耗氧量的最小值,完全可以根据反应方程式计算得出.
3FeS2＋8O2→Fe3O4＋6SO2
3 8
4 x
x = 32/3
4FeS2＋11O2→2Fe2O3＋8SO2
4 11
4 y
y = 11