Question

【題目】工業上用硫鐵礦石（主要成分FeS2）在沸騰爐中焙燒，經過一系列反應，得到硫酸，焙燒后的礦渣用于煉鐵。其轉化過程如下圖所示（部分條件、反應物和產物已略去）：

請回答下列問題：

（1）在上面轉化過程中，硫元素被氧化的反應是________（填反應編號）。

（2）寫出反應②中煉鐵的化學方程式_____________。若用1000t含雜質28%的礦渣煉鐵，理論上可得到含鐵96%的生鐵質量為_____________ t．

（3）寫出反應①的化學方程式 ，若有12.0g FeS2參加反應，則發生轉移的電子數為 。

（4）煙氣中SO2的排放會造成酸雨，工業上常用Na2SO3溶液來吸收SO2以減少對環境的危害。

①常溫下，將SO2通入一定體積的1.0mol·L－1Na2SO3溶液中，溶液pH不斷減小。當溶液pH約為6時，吸收SO2的能力顯著下降，此時溶液中c（SO32－）的濃度是0.2mol·L－1，則溶液中c（HSO3－）是 mol·L－1。用化學平衡原理解釋此時溶液顯酸性的原因 。

②向①中pH約為6時的吸收液中通入足量O2充分反應。取反應后溶液10mL與10mLBaCl2溶液混合，欲使混合時能生成沉淀，所用BaCl2溶液的濃度不得低于 mol·L-1。[已知25℃時，Ksp(BaSO3)=5.48×10-7, Ksp(BaSO4)= 1.08×10-10]

Answer 1

【答案】（1）①③（2分）

（2）3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2（2分） 525（2分）

（3）4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2（2分） 6.62×1023（或1.1NA）（2分）

（4）①1.6（2分） HSO3－H＋+SO32－和HSO3－+H2OH2SO3+OH－，HSO3－的電離程度大于其水解程度（2分） ②2.4×10-10mol·L-1（2分）

【解析】試題分析：（1）反應①中硫元素被氧化生成SO2，反應③中硫元素被氧化生成SO3，反應④是非氧化還原反應，則在上面轉化過程中，硫元素被氧化的反應是①和③。

（2）反應②中氧化鐵被CO還原生成單質鐵，則煉鐵的化學方程式為3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。若用1000t含雜質28%的礦渣煉鐵，則根據鐵元素守恒可知理論上可得到含鐵96%的生鐵質量為＝525t。

（3）反應①的化學方程式為4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，每消耗4molFeS2轉移44mol電子，即每消耗120gFeS2轉移11mol電子，因此若有12.0g FeS2參加反應，則發生轉移的電子數為1.1mol×6.02×1023/mol＝6.62×1023。

（4）①由Na2SO3+SO2+H2O＝2NaHSO3，c（SO32-）的濃度是0.2molL-1，則反應的Na2SO3溶液為1.0mol/L-0.2mol/L＝0.8mol/L，由反應中的物質的量關系可知，生成的c（HSO3-）為0.8mol/L×2＝1.6mol/L；溶液中存在平衡：HSO3－H＋+SO32－和HSO3－+H2OH2SO3+OH－，由于HSO3－的電離程度大于其水解程度，影響溶液顯酸性。

②根據①中分析可知溶液中最終得到的硫酸根的物質的量濃度是1.8mol/L，與等體積氯化鋇溶液混合后變為0.9mol/L，則要生成沉淀必須滿足0.9×c/2≥1.08×10-10，解得c≥2.4×10-10mol·L-1。