Question

以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：（1）将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整：4______+11O2 高温 .

以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：（1）将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整：4______+11O2 高温 . 2Fe2O3+8SO2（2）接触室中发生反应的化学方程式是2SO2+O2催化剂.△2SO32SO2+O2催化剂.△2SO3．（3）依据工艺流程图判断下列说法正确的是（选填序号字母）______．a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎b．过量空气能提高SO2的转化率c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率d．沸腾炉排出的矿渣可制造水泥或制砖，含铁品位高的矿渣可炼铁（4）每160g SO3气体与液态H2O化合放出260.6kJ的热量，该反应的热化学方程式是______．（5）吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐．①SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2．SO2吸收Br2的离子方程式是______．②为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出（此温度下铵盐不分解）．该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量．铵盐质量为10.00g和20.00g 时，浓硫酸增加的质量相同；铵盐质量为30.00g时，浓硫酸增加的质量为0.68g；铵盐质量为40.00g时，浓硫酸的质量不变．计算：该铵盐中氮元素的质量分数是______%；若铵盐质量为15.00g，浓硫酸增加的质量为______．（计算结果保留两位小数）

Answer 1

（1）依据题意，黄铁矿是制硫酸的第一步所需的原料，由成分可知化学式为FeS₂，故答案为：FeS₂；
（2）沸腾炉中生成的二氧化硫气体和空气中的氧气在接触室内发生的催化氧化反应生成三氧化硫；2SO₂+O₂

催化剂 .

△

2SO₃  故答案为：2SO₂+O₂

催化剂 .

△

2SO₃；
（3）粉碎矿石增大接触面积提高反应速率；增加空气的量会使平衡正向进行，提高了二氧化硫的转化率；催化剂只改变速率不改变平衡，不改变转化率；生产过程中的矿渣中含有三氧化二铁；所以正确的是abd；故答案为：abd；
（4）每160g SO₃气体物质的量为2mol；与液态H₂O化合放出260.6kJ的热量，1mol三氧化硫和水反应放热130.3kJ；热化学方程式为：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol
故答案为：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol；
（5）①SO₂吸收Br₂的反应中二氧化硫被氧化为硫酸，溴单质被还原为溴化氢，离子方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
②从吸收塔出来的气体用一定量氨水吸收，得到的铵盐产品是（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃的混合物；本反应历程是：OH^-首先是和NH₄HSO₃中的H⁺反应，随后有多的OH^-再和NH₄⁺反应放出氨气，所以随着铵盐的量的增大，NH₄HSO₃的量也增大，放出的氨气的量会为0．
由题知铵盐质量为30.00g时，产生0.04molNH₃．该铵盐中NH₄HSO₄先与NaOH溶液反应，2NH₄HSO₄+2NaOH=（NH₄）₂SO₄+Na₂SO₄+H₂O，只有当NH₄HSO₄中的H⁺消耗完全后，NH₄⁺才能与NaOH溶液反应产生NH₃，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O．据此判断铵盐质量为10.00g时NaOH溶液过量，铵盐质量为20.00g和30.00g时，消耗的NaOH质量相等．设10.00g铵盐中NH₄HSO₄ 与（NH₄）₂SO₄的物质的量分别为X、Y，n（NH₃）=n（OH^-）-n（H⁺），则有：

铵盐质量/g	10.00	20.00	30.00	40.00
含NH4HSO4、（NH4）2SO4/mol	X、Y	2X、2Y	3X、3Y	4X、4Y
产生NH3/mol	X+2Y	X+2Y	0.04	0
消耗NaOH/mol	2X+2Y	3X+2Y	3X+0.04	3X+0.04

因此3X+2Y=3X+0.04，解得Y=0.02mol，又115X+132Y=10.00，得X=0.064mol．则该铵盐中氮元素的质量分数=

(0.064+2×0.02)×14

10.00

×100%=14.56%．计算15.00 g铵盐与NaOH溶液反应产生的NH₃；由上面讨论可知此NaOH溶液中共有0.232molNaOH，当铵盐质量为15.00g时含0.096mol NH₄HSO₄和0.03mol （NH₄）₂SO₄，共有NH₄⁺和H⁺ 0.252mol，故NaOH不足，此时产生n（NH₃）=（0.232-0.096）mol=0.136mol，NH₃的质量=0.136mol×17g/mol=2.31g．
故答案为：14.56； 2.31g．