Question

2．黃鐵礦（主要成分為FeS₂，雜質不含硫元素）是我國大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料．化學課外活動小組為測定某黃鐵礦中FeS₂含量進行了如下的實驗探究（假設每步反應均完全）．
【查閱資料】①4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂
②Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O
【實驗探究】
Ⅰ．稱取1.60g黃鐵礦樣品放入圖1所示裝置（夾持和加熱裝置省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應完全．

Ⅱ．反應結束后，將乙瓶中的溶液進行如圖2處理：

【問題討論】
（1）Ⅰ中裝置中甲瓶內盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是吸收空氣中的二氧化碳．
【含量測定】
（2）Ⅱ中最終得到的4.66g固體是BaSO₄（填物質的名稱或化學式）．
（3）計算該黃鐵礦中FeS₂的質量分數(shù)．（請寫出計算過程）
【交流反思】
（4）如果缺少甲裝置，則最終測得FeS₂的質量分數(shù)將會偏大（填“偏大”“偏小”或“不變”）．
（5）Ⅱ中證明所加BaCl₂溶液過量的方法是取濾液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀，則氯化鋇過量．
【拓展應用】
工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產硫酸的工藝流程圖如圖3所示：

（6）接觸室中發(fā)生反應的化學方程式為2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃．化學實驗室現(xiàn)有質量分數(shù)為98%的濃硫酸，但在實驗中常需要用到較稀的硫酸．要把100g上述濃硫酸稀釋成質量分數(shù)為10%的硫酸，需要水的質量是880g．硫酸是一種重要的化工產品，用途十分廣泛，請寫出稀硫酸的一種用途除鐵銹．
（7）依據生產硫酸的工藝流程圖，下列說法正確的是ACD（填字母）．
A．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎
B．催化劑能夠提高SO₂的反應速率和產量
C．SO₂可做為生產硫酸的原料循環(huán)再利用
D．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵．

Answer 1

分析 （1）根據空氣中的二氧化碳能與氫氧化鈉反應影響二氧化硫的測定，據此分析甲裝置的作用；
（2）過氧化氫具有氧化性，能將亞硫酸鋇氧化成硫酸鋇；
（3）根據硫元素質量守恒計算硫化亞鐵的質量，再計算出硫化亞鐵的質量分數(shù)；
（4）根據二氧化碳能與氫氧化鈉反應，對計算結果的影響．
（5）根據硫酸鈉能與氯化鋇反應分析；
（6）根據接觸室中發(fā)生反應，寫出化學方程式，根據溶質質量不變和硫酸的應用分析回答．
（7）根據生產硫酸的工藝流程分析判斷．

解答 解：（1）由于空氣中的二氧化碳能與氫氧化鈉反應影響二氧化硫的測定，所以，Ⅰ中裝置中甲瓶內盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是吸收空氣中的二氧化碳．
（2）由于過氧化氫具有強氧化性，能將亞硫酸鋇氧化成硫酸鋇，所以，Ⅱ中最終得到的4.66g固體是BaSO₄；
（3）由于在化學變化中硫元素質量守恒，所以，硫元素的質量：4.66g×$\frac{32}{233}×100%$=0.64g，F(xiàn)eS₂的質量：0.64g÷（$\frac{64}{120}$×100%）=1.2g，黃鐵礦中FeS₂的質量分數(shù)為：$\frac{1.2g}{1.6g}×100%$=75%；
（4）如果缺少甲裝置，由于二氧化碳能與氫氧化鈉反應，則最終測得FeS₂的質量分數(shù)將會偏大；
（5）由于硫酸鈉能與氯化鋇反應，所以，Ⅱ中證明所加BaCl₂溶液過量的方法是：取濾液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀，則氯化鋇過量；
（6）由圖示可知，在接觸室內，二氧化硫和氧氣在加熱和催化劑的條件下生成了三氧化硫，反應的方程式是：2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃；
設需要加水的質量為x，100g×98%=（100g+x）×10%   x=880g，
由于稀硫酸能與金屬氧化物反應，常用于金屬除銹．
（7）A．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎，能增大與氧氣的接觸面積，故A正確，
B．催化劑能夠提高SO₂的反應速率，不能提高產量，故B錯誤；
C．由生產硫酸的工藝流程可知，SO₂可做為生產硫酸的原料循環(huán)再利用，故C正確；
D．沸騰爐排出的礦渣中含有氧化鐵，可供煉鐵，故D正確．
故答為：（1）吸收空氣中的二氧化碳；（2）BaSO₄；（3）75%；（4）偏大；（5）取濾液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀，則氯化鋇過量．（6）2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃，880，（7）ACD．

點評 本題考查物質成分和含量的測定，涉及儀器選用、誤差分析、質量分數(shù)計算等知識，具有較強的綜合性，解題時注意從質量守恒的角度分析，本題難度中等．