Question

硫酸在生產中有廣泛的應用，某廠以硫鐵礦為主要原料生產硫酸．
已知：①550℃時，2S0₂（g）+0₂（g）

催化劑△

2S0₃（g）△H=一196.6kJ?mol^-1．
②一定溫度下，硫鐵礦在空氣中煅燒可能發生下列反應（設空氣中N₂與O₂的體積比為4：1）：
3FeS₂+80₂=Fe₃0₄+6S0₂，4FeS₂+110₂=2Fe₂0₃+8S0₂．
（1）550℃時，6.4g S0₂（g）與足量O₂（g）充分反應生成S0₃（g），放出熱量

 

9.83kJ（填“大于”、“等于”或“小于”）0、
（2）欲使反應①的平衡向正反應方向移動，下列措施可行的是

 

．（填字母）
a．向平衡混合物中充入Ar    b．向平衡混合物中充入0₂
c．改變反應的催化劑        d．降低反應的溫度
（3）為使FeS₂完全生成Fe₂0₃，生產時要使用過量的空氣，則當空氣過量50%時，所得爐氣中S0₂的體積分數是多少？
（4）720g純凈的FeS₂在空氣中完全煅燒，所得固體中Fe和O的物質的量之比n（Fe）：n（O）=6：a，此時消耗空氣為bmol．
①試寫出b與a的關系式：

 

．
②請在如圖中畫出b與a的關系曲線．

Answer 1

分析：（1）S0₂與0₂反應為可逆反應，根據可逆反應的特點可知，反應物不能完全轉化為反應物；
（2）使反應①的平衡向正反應方向移動，根據影響平衡的因素分析；
（3）根據反應方程式，由氧氣的量求出二氧化硫的量，再求其體積分數；
（4）①根據反應前后氧原子守恒計算；
②采用極限法，若固體中只有Fe₃0₄，根據n（Fe）：n（O）=6：a，則a=8，b=80；若固體中只有Fe₂0₃，則a=9，b=82.5，依此作圖．

解答：解：（1）6.4g S0₂的物質的量為：

6.4g

64g/mol

=0.1mol，已知S0₂與0₂反應為可逆反應，根據可逆反應的特點可知，反應物不能完全轉化為反應物，所以放出的熱量小于

0.1

2

×196.6kJ=9.83kJ，故答案為：小于；
（2）使反應①2S0₂（g）+0₂（g）

催化劑△

2S0₃（g）△H=一196.6kJ?mol^-1的平衡向正反應方向移動，
a．向平衡混合物中充入Ar，容器體積不變，反應物質的濃度不變，平衡不移動，故a錯誤；
b．向平衡混合物中充入0₂，反應物氧氣的濃度增大，平衡正向移動，故b正確；
c．改變反應的催化劑，平衡不移動，故c錯誤；
d．降低反應的溫度，平衡向正方向移動，故d在；
故答案為：bd；
（3）根據反應方程式4FeS₂+110₂=2Fe₂0₃+8S0₂，
設FeS₂為1 mol，完全煅燒需要的n（O₂）=

11

4

=2.75 mol，生成n（SO₂）=2 mol；
空氣過量50%，所需空氣為：

2.75

0.2

×1.5=20.625 mol；
則SO₂體積分數為：

2

20.625+2-2.75

×100%=10.0%，
答：所得爐氣中S0₂的體積分數10.0%；
（4）①720g純凈的FeS₂的物質的量為

720g

120g/mol

=6mol，則n（Fe）=6mol，n（S）=12mol；反應后生成n（S0₂）=24mol，消耗空氣為bmol，則空氣中n（0₂）=

b

5

mol；
根據反應前后氧原子守恒：

b

5

×2=a+24，則b=2.5a+60；故答案為：b=2.5a+60；
②采用極限法分析，若固體中只有Fe₃0₄，根據n（Fe）：n（O）=6：a，則a=8，b=80；若固體中只有Fe₂0₃，則a=9，b=82，所以端點為（8，80）、（9，82.5）之間的一條線段，則圖為：；
故答案為：．

點評：本題考查了反應熱的計算，化學平衡移動，根據方程式的計算，題目計算量較大，過程比較復雜，綜合考查學生分析解決問題的能力，注意守恒思想的運用，難度中等．