（2013•浦东新区二模）工业上生产硫酸的原料，一种是黄铁矿，其主要成分为FeS2（S为-1价）；另一种是磁黄铁矿，其主要成分是Fe1-xS（S为-2价），式中x通常为0.1～0.2，既含有Fe2+又含有Fe3+

Question

（2013•浦东新区二模）工业上生产硫酸的原料，一种是黄铁矿，其主要成分为FeS₂（S为-1价）；另一种是磁黄铁矿，其主要成分是Fe_1-xS（S为-2价），式中x通常为0.1～0.2，既含有Fe²⁺又含有Fe³⁺．
生产硫酸时将矿石煅烧，发生反应如下：
①4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂
②4Fe_1-xS+（7-3x） O₂→2 （1-x） Fe₂O₃+4SO₂
（1）含FeS₂ 72%的黄铁矿10吨，理论上最多可以生产98%的浓硫酸______吨（矿石中无其他含硫物质）．
（2）若磁黄铁矿Fe_1-xS中x=0.1，则Fe_1-xS中Fe²⁺与Fe³⁺的物质的量之比为______：1．
（3）煅烧矿石时，为了尽可能地将矿石中的硫转变为SO₂，需通入过量20%的空气（其中N₂与O₂的体积比为4：1，假设无其他气体成分），计算磁黄铁矿充分煅烧后排出的气体中SO₂的体积分数（用含x的代数式表示）．
（4）将一定量的磁黄铁矿溶于足量的盐酸，充分反应后测得生成S单质2.4g，FeCl₂ 0.425mol，且溶液中无Fe³⁺，计算Fe_1-xS中的x值（矿石中其他成分不与盐酸反应）．

Answer 1

（1）由元素守恒可得关系式：FeS₂～2SO₂～2H₂SO₄，令理论上最多可以生产98%的浓硫酸m吨，则：
        FeS₂～2SO₂～2H₂SO₄，
        120          2×98
   10吨×72%       m吨×98%
故(120)/(2×98)=(10吨×72%)/(m吨×98%)
解得m=12
故答案为：12；
（2）Fe_1-xS中x=0.1，令Fe_1-xS的物质的量为1mol，设Fe²⁺、Fe³⁺的物质的量分别为amol、bmol，
根据化合价代数和为0有：2a+3b=2，
由铁原子物质的量之和可得：a+b=0.9，
联立解得a=0.7，b=0.2
故Fe_1-xS中Fe²⁺与Fe³⁺的物质的量之比为0.7mol：0.2mol=3.5：1，
故答案为：3.5；
（3）设生成4molSO₂，则参加反应的氧气为（7-3x）mol，故实际通入的O₂为1.2（7-3x）mol，所需空气中氮气为4.8（7-3x）mol，
反应后得到的混合气体中：4molSO₂，N₂4.8（7-3x）mol，0.2（7-3x）molO₂
故SO₂的体积分数为：(4mol)/(4mol+4.8(7−3x)mol+0.2(7−3x)mol)=(4)/(39−15x)，
答：SO₂的体积分数为(4)/(39−15x)；
（4）由2Fe³⁺～S可知，n（Fe³⁺）=2n（S）=(2.4g)/(32g/mol)=0.15mol，
由铁原子守恒，Fe_1-xS中n（Fe）=n（FeCl₂）=0.425mol，故n（Fe²⁺）=0.425mol-0.15mol=0.275mol，
根据化合价代数和为0，Fe_1-xS中n（S）=(0.15mol×3+0.275mol×2)/(2)=0.5mol，
故1-x=(0.425mol)/(0.5mol)=0.85，故x=0.15，
答：Fe_1-xS中的x值为0.15．