Question

硫鐵礦高溫下被空氣氧化產生二氧化硫：4FeS₂+11O₂====8SO₂+2Fe₂O₃。設空氣中N₂、O₂的含量分別為0.800和0.200(體積分數，以下氣體含量均用體積分數表示），試完成下列各題：

（1）1.00 mol FeS₂被完全氧化，需要空氣的體積（標準狀況）為_________L。

（2）55 L空氣和足量FeS₂完全反應后，氣體體積（同溫同壓）變為__________L。

（3）用空氣氧化FeS₂產生的氣體混合物中，O₂的含量為0.0800,計算SO₂的含量。

(4)設氧化FeS₂產生的氣體混合物為100 L，其中O₂為a L，SO₂為b L。①寫出a和b的關系式。②在下圖中畫出a和b的關系曲線（氧化FeS₂時，空氣過量20%）。

                              

                            說明：為方便作圖，縱坐標用13b表示。

Answer 1

（1）308  (2)52  (3)0.0923

(4)①13b=200-10a  ②如圖

                   

解析：（1）根據反應的化學方程式可知，1.00 mol FeS₂被完全氧化需要氧氣11/4 mol，轉化為空氣的體積（標準狀況）為：11/4 mol×22.4 L·mol^-1÷0.200=308 L。

（2）采用差量法求，設反應減少的體積為x。

4FeS₂+11O₂====8SO₂+2Fe₂O₃  ΔV

             11                                     3

      55 L×0.200                              x

解得：x=3 L。故最后氣體的體積為：55 L-3 L=52 L。

（3）設SO₂為y(體積分數），則有4×(y/8×11+0.0800)=1-0.0800-y,解得：y=0.0923。

（4）①100 L氣體混合物中有N₂為（100-a-b) L,而生成b L SO₂耗O₂為11b/8 L,則有：（100-a-b)∶(11b/8+a)=4∶1,解得：13b=200-10a。

②根據上述關系式可作圖。