1. 题目还原(大意)
工业制硫酸,用黄铁矿(FeS₂)煅烧生成SO₂,再氧化为SO₃,最后用98%硫酸吸收SO₃得发烟硫酸(H₂SO₄·SO₃)。已知投料黄铁矿质量、转化率、吸收率等数据,求最终产品产率或纯度。
2. 核心解题步骤
第一步:写清楚关键化学反应方程式
4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂
2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃
SO₃ + H₂SO₄ → H₂SO₄·SO₃(发烟硫酸)
注意:计算题直接用关系式法,避免分步算丢失数据。
第二步:用关系式法找FeS₂与最终产物之间的摩尔比
从FeS₂ → 8SO₂ → 8SO₃ → 8H₂SO₄(理论上),但题中发烟硫酸是H₂SO₄·SO₃,相当于1个SO₃与1个H₂SO₄结合。
实际常用关系式:FeS₂ ~ 2H₂SO₄(因为2个S最终生成2个H₂SO₄分子)。
关键: 产率、转化率、吸收率要逐步乘进去,别跳步。
第三步:带数据计算
假设黄铁矿质量m克,FeS₂纯度90%,转化率x%,吸收率y%。
n(FeS₂) = m × 90% ÷ 120 (FeS₂摩尔质量120g/mol)
理论n(H₂SO₄) = n(FeS₂) × 2
实际n(H₂SO₄) = 理论n × (转化率%) × (吸收率%)
最后换算为发烟硫酸质量,再除以实际产量得产率。
第四步:防坑点
3. 答案格式
最终答案一般保留2位小数,带上单位(如“%”或“吨”)。
检查三步:方程式配平、关系式对准、数据代入无遗漏。
口诀速记
“黄铁矿两步烧,关系式法直接飙,转化吸收步步乘,纯度产率别漏掉。”
附:当年高频考点
纯度、浓度、密度换算可能穿插。