Question

黃鐵礦是我國大多數硫酸廠制取硫酸的主要原料。某化學興趣小組對某黃鐵礦石（主要 成分為FeS₂)進行硫元素含量測定的實驗探究及工業生產硫酸的探究。
I ．將m1,g該黃鐵礦樣品（雜質中不含硫和鐵）放入如下圖所示裝置（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。石英管中發生反應的化學方程式為：4FeS₂ + 11O₂ 2Fe₂O₃ + 8SO₂

II反應結束后,將乙瓶中的溶液進行如下處理

（1）I中，乙瓶內發生反應的離子方程式有____________、__________。
（2）II中，所加H₂O₂溶液需足量的理由是____________________________
（3）該黃鐵礦石中硫元素的質量分數為____________________________
（4）簡述在催化反應室中設置熱交換器的目的：______________。
（5）工業生產中常用氨——硫酸法進行尾氣脫硫，以達到消除污染、廢物利用的目的,用 兩個化學方程式表示其反應原理_______________、______________

Answer 1

（15分）
（1）SO₂ + 2OH^-＝SO₃^2- + H₂O （2分）2SO₃^2-+ O₂＝ 2SO₄^2-（2分）
（2）使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2- （2分）（3）×100%
（4）利用SO₂氧化為SO₃時放出的熱量來預熱即將參加反應的SO₂和O₂等（2分）
SO₂+2NH₃?H₂O═（NH₄）₂SO₃，（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O．（2分）

試題分析：（1）乙中二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉，離子方程式為 SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，亞硫酸鈉和氧氣反應生成硫酸鈉，離子方程式為2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-，故答案為： SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-；（2）為使亞硫酸根離子完全轉化為硫酸根離子，加入的雙氧水要足量，故答案為：使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2-；（3）最終所得沉淀是硫酸鋇，根據硫原子守恒得硫的質量，設硫的質量為x，
S-----BaSO₄
32g   233g
x     m₂g  
x=g  質量分數=×100%＝×100%
（4）在S0₂催化氧化設備中設置熱交換器，把不同溫度之間的氣體進行熱交換，可預熱反應氣體，冷卻生成氣體，可起到充分利用能源的目的，（5）工業生產中常用氨-酸法進行尾氣脫硫，即先用氨水吸收，再用濃硫酸處理．先用氨水吸收時，發生反應：SO₂+2NH₃?H₂O═（NH₄）₂SO₃，再用濃硫酸處理時，發生反應：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O，以達到消除污染、廢物利用的目的．
故答案為：SO₂+2NH₃?H₂O═（NH₄）₂SO₃，（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O．