Question

13．硫酸工業(yè)的部分生產流程如圖：SO₂$→_{V_{2}O_{5}}^{O_{2}}$SO₃→H₂SO₄
某硫酸生產廠以黃鐵礦（主要成分為FeS₂）為原料生產硫酸，首先將礦石粉吹入沸騰爐里燃燒，制得SO₂，其反應可表示為：□FeS₂+□O₂=□Fe₂O₃+□SO₂．
（1）配平礦石粉在沸騰爐中燃燒的反應方程式．
（2）若以SO₂為原料生產硫酸，其過程中的反應均為化合反應，寫出其反應的化學方程式：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;五氧化二釩\;}}{△}$3SO₃，SO₃+H₂O═H₂SO₄．
（3）SO₂→SO₃的反應過程中，V₂O₅的作用是：催化作用．
（4）沸騰爐的爐渣主要成分為Fe₂O₃，可變廢為寶用于煉鐵．寫出高爐煉鐵主要反應的化學方程式：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（5）市售硫酸多為98%的濃硫酸，實驗室常將濃硫酸稀釋成稀硫酸使用．稀釋操作時，必須將濃硫酸緩慢倒入水中，并不斷攪拌，否則會造成危險．

Answer 1

分析 （1）根據反應前后原子種類和原子個數不變分析；
（2）根據化合反應的特點結合元素守恒分析；
（3）根據反應條件及反應的方程式分析作用；
（4）根據高爐煉鐵的原理寫出反應的方程式；
（5）根據濃硫酸的稀釋方法分析．

解答 解：（1）根據化學反應前后原子種類、原子個數不變，結合化學方程式的配平（奇數配偶法）可知：在氧化鐵化學式的前面加2，使氧原子的個數變成偶數，因此鐵原子的個數是4，再二硫化亞鐵的化學式前加4，硫原子的個數是8，因此在二氧化硫化學式的前面加8，再結合氧原子的個數，在氧氣化學式的前面加11，故化學方程式為：4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）以SO₂為原料生產硫酸，其過程中的反應均為化合反應，因此SO₂→SO₃是二氧化硫和氧氣的反應生成三氧化硫；SO₃→H₂SO₄是三氧化硫和水反應生成硫酸，故反應的方程式為：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;五氧化二釩\;}}{△}$3SO₃；SO₃+H₂O═H₂SO₄；
（3）SO₂→SO₃的反應過程中，V₂O₅是作為反應條件，因此是催化劑，起到催化作用；
（4）高爐煉鐵是一氧化碳與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，故反應的方程式為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（5）稀釋濃硫酸時，必須把濃硫酸緩慢倒入水中，并不斷攪拌，否則容易產生危險．
故答案為：（1）4 11 2 8；
（2）2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;五氧化二釩\;}}{△}$3SO₃；SO₃+H₂O═H₂SO₄；
（3）催化作用；
（4）3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（5）濃硫酸緩慢倒入水中，并不斷攪拌．

點評 本題綜合考查了質量守恒定律、方程式的書寫、濃硫酸的稀釋以及實驗方案的設計，考查了學生的基礎知識的熟練程度以及知識的靈活運用能力．