Question

【題目】硫鐵礦又稱黃鐵礦，是生產硫酸的原料，其主要成分為FeS2.850℃～900℃時，硫鐵礦在氧氣中煅燒，可能發生下列反應（假設空氣中的N2和O2體積比為4：1）①3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 ②4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2
（1）含硫35%的硫鐵礦樣品（雜質不含硫），其FeS2的含量為 ．
（2）某硫酸廠每天用含FeS260%的硫鐵礦500t生產硫酸，如果在沸騰爐內損失5%的硫，SO2的轉化率為90%．每天能生產98%的硫酸噸
（3）硫鐵礦煅燒過程中空氣用量不同時，發生反應和生成爐氣中SO2含量也不同，含FeS2 72%的硫鐵礦在空氣中煅燒并按反應①完全反應，列式計算爐氣中的SO2的體積分數最大為多少？
（4）為確保SO2轉化為SO3的轉化率，某硫酸廠使用富氧空氣（空氣中加純氧）煅燒硫鐵礦，爐氣中SO2和O2的體積分數分別達到11%和9%，FeS2完全轉化為Fe2O3 ， 列式計算富氧空氣中的氧氣體積分數為多少？

Answer 1

【答案】
（1）65.6%
（2）427.5t
（3）解：設FeS2為1mol，由3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 可知，完全煅燒需要的n（O2）=1mol× ，生成n（SO2）=2 mol，需要空氣物質的量n（空氣）= mol÷0.2= mol，反應爐氣物質的量為2mol+ mol× = mol，則爐氣中SO2最大體積分數：SO2%= ×100%=15.8%，

答：所得爐氣中SO2的體積分數為15.8%；

（4）解：設爐氣為100mol，則SO2為11mol、O2為9mol，氮氣為100mol﹣11mol﹣9mol=80mol，根據4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2可知，消耗氧氣為11mol× ，故富氧空氣中的氧氣物質的量為11mol× +9mol= ，則富氧空氣中的氧氣的體積分數為： ×100%=23.2%，

答：富氧空氣中的氧氣體積分數為23.2%．

【解析】解：（1）硫鐵礦中硫元素含量=FeS2的含量×FeS2中S元素質量分數，則w（FeS2）× =35%，解得w（FeS2）=65.6%，故答案為：65.6%；（2）設可得98%的濃硫酸的質量為x，根據硫守恒得： 2H2SO4～FeS2
2×98t 120t
98%x 500t×60%×（1﹣5%）×90%

解之得：x=427.5t，
故答案為：427.5t；
（1）FeS2的質量分數×FeS2中S元素質量分數=硫鐵礦樣品中S元素質量分數；（2）由硫元素守恒，可得關系式：2H2SO4～FeS2 ， 把每一步的利用率、損失率都轉化為FeS2的利用率，再結合關系式計算；（3）設FeS2為1 mol，計算完全煅燒需要的n（O2）、生成的n（SO2），結合空氣中氧氣含量計算所需空氣物質的量，計算爐氣的物質的量，進而計算SO2體積分數；（4）設爐氣為100mol，則SO2為11mol、O2為9mol，氮氣為100mol﹣11mol﹣9mol=80mol，根據4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2計算消耗氧氣物質的量，進而是計算富氧空氣中的氧氣體積分數．