Question

8．某硫酸廠以硫鐵礦為原料生產硫酸的過程如下：

生產過程	化學反應	反應情況
硫鐵礦的煅燒	4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2	4%的硫元素損失而混入爐渣
催化氧化	2SO2+O2$?_{△}^{催化劑}$2SO3	SO2轉化率為90%
SO3的吸收	SO3+H2O=H2SO4	SO3吸收率為100%

（1）現用100噸含硫40%的硫鐵礦生產硫酸，可生產98%的濃H₂SO₄108噸．（除上述硫的損失外，忽略其它損失）
（2）將含Cu與CuO的混合物20.8g加入到50mL 18.4mol•L^-1的濃H₂SO₄中，加熱充分反應至固體物質完全溶解，冷卻后將混合液稀釋至1000mL，測得溶液中c（Cu²⁺）=0.3mol•L^-1．試計算：
①反應放出的氣體在標準狀況下的體積（不考慮氣體的溶解）是4.48L．
②稀釋后的溶液中含有的c（H⁺）是0.84mol/L．

Answer 1

分析 （1）利用FeS₂～2S～2H₂SO₄計算；
（2）①分別設出Cu與CuO的物質的量，根據質量為20.8g和反應后c（Cu²⁺）=0.3mol/L列方程組解得Cu與CuO的物質的量，Cu與濃硫酸反應放出氣體，根據反應計算即可；
②用硫酸中氫離子的總量減去被Cu與CuO消耗掉的，即可求算出稀釋后c（H⁺）．

解答 解：（1）由S原子守恒可知，FeS₂～2S～2H₂SO₄，則
FeS₂～2S～2H₂SO₄，
120        2×98
100t×40%  x×98%
$\frac{120}{100t×40%}=\frac{2×98}{x×98%}$，解得x=108t，
故答案為：108；
（2）設混合物中Cu的物質的量為x，CuO的物質的量為y．
根據混合物為20.8g可有：64x+80y=20.8…①
根據混合液稀釋至1000mL，c（Cu²⁺）=0.3mol/L，可有：x+y=0.3…②
解①②得：x=0.2mol、y=0.1mol，
①Cu與濃硫酸反應放出SO₂氣體，設生成氣體的物質的量為amol，根據反應：
Cu+2H₂SO₄ （濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
 1                         1
0.2mol                   amol
可得：$\frac{1}{0.2}=\frac{1}{a}$解得：a=0.2mol．
由于是標況下，故體積V=n•Vm=4.48L．
故答案為：4.48L；
②已知n（H₂SO₄）_總=0.05L×18.4mol/L=0.92mol
n（H₂SO₄）_反應=2x+y=0.5mol
n（H₂SO₄）_余=0.92mol-0.5mol=0.42mol
故 c（H ⁺）=0.42mol×2÷1L=0.84mol/L
故答案為：0.84mol/L．

點評 本題考查了物質的量濃度的相關計算，掌握公式的使用是解題的關鍵，難度不大．