Question

【題目】設(shè)空氣中N2、O2的體積分數(shù)分別為0.8和0.2。在沸騰爐中將硫鐵礦用空氣中充分煅燒： 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

(1)所得氣體中SO2的體積分數(shù)不超過_______%（保留一位小數(shù)）。

(2)若從接觸室出來的氣體中SO2、O2、N2、SO3的體積比為0.5：1：20：x，則x=_______，此時反應(yīng)中SO2的轉(zhuǎn)化率為_______%（保留一位小數(shù)）。

(3)在實際生產(chǎn)中，在接觸室SO2與O2的體積比以1︰4較為適宜。若沸騰爐通入接觸室的爐氣中SO2、O2、N2的體積比為8：1：48，其流速為2.5m3/s, 則再往接觸室里通入的空氣的流速應(yīng)為_______m3/s（保留一位小數(shù)；氣體體積在同溫同壓下測定）。

(4)從吸收塔出來的氣體用一定量氨水吸收，得到的銨鹽產(chǎn)品是(NH4)2SO3和NH4HSO3的混合物。取不同質(zhì)量的銨鹽，分別加入x mol/L的50.00mL NaOH溶液中，經(jīng)沸水浴（此溫度下銨鹽自身不分解）加熱使氨氣全部逸出，干燥后用濃硫酸完全吸收。實驗數(shù)據(jù)如下：

實驗次數(shù)	銨鹽質(zhì)量(g)	濃硫酸增加的質(zhì)量(g)
第一次	1.570	0.340
第二次	3.140	0.680
第三次	4.710	0.510
第四次	6.280	0

①該銨鹽中(NH4)2SO3和NH4HSO3的物質(zhì)的量之比為___________。

②試求x的值：________________

Answer 1

【答案】15.4% 8 94.1 6.8 1:2 1.2

【解析】

（1）根據(jù)體積分數(shù)的定義解析；

（2）列出三段式，用求出反應(yīng)的二氧化硫；

（3）根據(jù)反應(yīng)前后的氧氣差，求出應(yīng)加入和空氣的量，再根據(jù)速率比等于物質(zhì)的量之比求角；

（4）本反應(yīng)歷程是：OH－首先是和NH4HSO3中的H＋反應(yīng)，隨后有多的OH－再和NH4＋反應(yīng)放出氨氣，所以隨著銨鹽的量的增大，NH4HSO3的量也增大，放出的氨氣的量會為0．濃硫酸增加的質(zhì)量就是氨氣的質(zhì)量．第一次和第二次放出的氨氣的量是一樣的，所以說第一次肯定是OH－的量過量．利用第二次的量計算（因為是OH－不足）。

（1）設(shè)1mol空氣中N2、O2的分別為0.8mol和0.2mol，由4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 ，0.2molO2可獲得SO2為 ，所得氣體中SO2的體積分數(shù)不超過 =15.4%（保留一位小數(shù)）。

故答案為：15.4%；

（2）若從接觸室出來的氣體中SO2、O2、N2、SO3的體積比為0.5：1：20：x，則：

，x=8，此時反應(yīng)中SO2的轉(zhuǎn)化率為 =94.1%（保留一位小數(shù)）。

故答案為：8；94.1；

（3）在實際生產(chǎn)中，在接觸室SO2與O2的體積比以1︰4較為適宜。若沸騰爐通入接觸室的爐氣中SO2、O2、N2的體積比為8：1：48，其流速為2.5m3/s, 則通入的空氣中的氧氣為8×4-1=31，空氣為31×5=155， 則再往接觸室里通入的空氣的流速應(yīng)為v=6.8m3/s（保留一位小數(shù)；氣體體積在同溫同壓下測定）。

故答案為：6.8；

（4）本反應(yīng)歷程是：OH－首先是和NH4HSO3中的H＋反應(yīng)，隨后有多的OH－再和NH4＋反應(yīng)放出氨氣，所以隨著銨鹽的量的增大，NH4HSO3的量也增大，放出的氨氣的量會為0，濃硫酸增加的質(zhì)量就是氨氣的質(zhì)量，第一次和第二次放出的氨氣的量是一樣的，所以說第一次肯定是OH－的量過量，利用第二次的量計算（因為是OH－不足）。

設(shè)：（NH4）2SO3的物質(zhì)的量為a，NH4HSO3的物質(zhì)的量為b，

116a+99b=3.140（質(zhì)量守恒）…①

17（2a+b）=0.680（元素守恒）…②

解得a=0.010mol，b=0.020mol，即（NH4）2SO3和NH4HSO3的物質(zhì)的量之比為1：2；

再根據(jù)（NH4）2SO3～2NaOH，NH4HSO3～NaOH，可算出x=1.2mol·L－1．

故答案為：1：2；1.2。