Question

黃鐵礦主要成分是FeS₂。某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時，取0.1000 g樣品在空氣中充分灼燒，將生成的SO₂氣體與足量Fe₂(SO₄)₃溶液完全反應后，用濃度為0.02000 mol／L的K₂Cr₂O₇標準溶液滴定至終點，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00 mL 。
已知：SO₂ + 2Fe³⁺ + 2H₂O→SO + 2Fe²⁺ + 4H⁺
Cr₂O + 6 Fe²⁺ + 14 H⁺ →2 Cr³⁺ + 6 Fe³⁺ + 7 H₂O
（1）樣品中FeS₂的質量分數是（假設雜質不參加反應）                     。
（2）若灼燒6 g FeS₂產生的SO₂全部轉化為SO₃氣體時放出9.83 kJ熱量，產生的SO₃與水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03kJ熱量，寫出SO₃氣體轉化為H₂SO₄的熱化學方程式：                                           。
（3）煅燒10 t上述黃鐵礦，理論上產生SO₂的體積（標準狀況）為                     ，制得98％的硫酸質量為                      t ，SO₂全部轉化為H₂SO₄時放出的熱量是                      kJ。

Answer 1

（1）90.00%
（2）SO₃（g）+H₂O（1）═H₂SO₄（1）；△H═-130.3 kJ/mol
（3）.36×10⁶；15；3.43×10⁷

解析試題分析：
（1）取0.1000g樣品在空氣中充分灼燒，將生成的SO₂氣體與足量Fe₂(SO₄)₃溶液完全反應后，用濃度為0.02000mol/L的K₂Cr₂O₇標準溶液滴定至終點，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00mL。假設硫化亞鐵物質的量為x，則3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-
3                    2
x                   0.02000mol/l×0.02500L    x=0.00075mol
所以樣品中FeS₂的質量分數=0.00075×120/0.1000×100%=90.00%
（2）灼燒6g FeS₂產生的SO₂全部轉化為SO₃氣體時放出9.83kJ熱量，依據硫元素守恒n（S）=2n（FeS₂）=6g/120g.mol^-1×2=0.1mol。產生的0.1molSO₃與水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03kJ熱量，1molSO₃與水全部化合生成H₂SO₄，放出130.3kJ，SO₃氣體轉化為H₂SO₄的熱化學方程式為：SO₃（g）+H₂O（1）═H₂SO₄（1）；△H═-130.3 kJ/mol；故答案為：SO₃（g）+H₂O（1）═H₂SO₄（1）；△H═-130.3 kJ/mol
（3）煅燒10t上述黃鐵礦，含有FeS₂的質量=10×106×90%=9×106g，物質的量==7.5×10⁴mol，依據硫元素守恒，理論上產生SO₂的體積=7.5×10⁴mol×2×22.4L/mol=3.36×10⁶ L；理論上得到硫酸物質的量為7.5×10⁴mol×2=1.5×105mol，質量=1.5×10⁵mol×98g/mol=1.47×10⁷g，制得98%的硫酸質量==1.5×10⁷g=15t。依據上題可知，0.1mol二氧化硫全部反應生成三氧化硫放熱9.83kJ熱量，產生的SO₃與水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03kJ熱量，1.5×10⁵molSO₂全部轉化為H₂SO₄時放出的熱量=1.5×10⁵mol×98.3KJ/mol+1.5×10⁵mol×130.3KJ/mol=3.429×10⁷KJ。故答案為：3.36×106；15；3.43×107。
考點：化學計算