Question

19．工業(yè)制硫酸的流程如下所示：

（1）早期以硫鐵礦為原料造氣，方程式為4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，若消耗了12g FeS₂上述反應有1.1mol電子發(fā)生了轉移．
（2）如今多改用固體硫為原料，同時生產(chǎn)過程中送入過量的空氣，該改進從減少污染物的排放和提高原料的利用率兩個方面體現(xiàn)“綠色化學”．
（3）如果C裝置中生成0.1mol SO₃，可放出9.83kJ的熱量．則該反應的熱化學方程式為SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3kJ/mol．
（4）硫酸廠尾氣處理的流程如下：

G和M的主要成分一樣，如此處理的目的是富集SO₂．G與石灰水反應的離子方程式為SO₂+Ca²⁺+2OH^-═CaSO₃↓+H₂O．
（5）其他廢棄物F中可能含有砷（三價砷離子）元素，處理工藝過程是在含砷廢水中加入一定數(shù)量的硫酸亞鐵，然后加堿調(diào)pH至8.5～9.0，反應溫度90℃，鼓風氧化，廢水中的砷、鐵以砷酸鐵沉淀析出，寫出該過程的離子方程式4As³⁺+4Fe²⁺+3O₂+20OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4FeAsO₄↓+10H₂O．

Answer 1

分析 工業(yè)制硫酸常用原料為硫鐵礦、硫等，通入空氣生成二氧化硫，二氧化硫經(jīng)凈化、干燥，在催化作用下生成三氧化硫，吸收塔D中用濃硫酸吸收三氧化硫，可得發(fā)煙硫酸，尾氣、廢棄物需經(jīng)處理方可排放．
（1）反應4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂中，F(xiàn)e元素化合價由+2價升高到+3價，S元素化合價由-1價升高到+4價；
（2）如用硫為原料，燃燒生成二氧化硫，利用率較高；
（3）生成0.1mol SO₃，可放出9.83kJ的熱量，則生成1molSO₃放出98.3 kJ，以此書寫熱化學方程式；
（4）尾氣中含有二氧化硫，與石灰水反應生成亞硫酸鈣，與硫酸反應生成硫酸鈣和二氧化硫，可起到富集的目的；
（5）可結合電荷守恒、電荷守恒書寫離子方程式．

解答 解：（1）12g FeS₂的物質(zhì)的量為，n（FeS₂）=$\frac{12g}{120g/mol}$=0.1mol，反應4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂中，F(xiàn)e元素化合價由+2價升高到+3價，S元素化合價由-1價升高到+4價，則0.1molFeS₂共失去電子的物質(zhì)的量為0.1mol×[（3-2）+2×（4-（-1）]=1.1mol，
故答案為：1.1；
（2）如用硫為原料，燃燒生成二氧化硫，可減少廢棄物的排放，且利用率較高，故答案為：提高原料的利用率；
（3）生成0.1mol SO₃，可放出9.83kJ的熱量，則生成1molSO₃放出98.3 kJ，熱化學方程式為SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3 kJ/mol，
故答案為：SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3 kJ/mol；
（4）尾氣中含有二氧化硫，與石灰水反應生成亞硫酸鈣，反應的離子方程式為SO₂+Ca²⁺+2OH^-═CaSO₃↓+H₂O，與硫酸反應生成硫酸鈣和二氧化硫，可起到富集的目的，
故答案為：富集SO₂；SO₂+Ca²⁺+2OH^-═CaSO₃↓+H₂O；
（5）在含砷廢水中加入一定數(shù)量的硫酸亞鐵，然后加堿調(diào)pH至8.5～9.0，反應溫度90℃，鼓風氧化，廢水中的砷、鐵以砷酸鐵沉淀析出，反應的離子方程式為4As³⁺+4Fe²⁺+3O₂+20OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4FeAsO₄↓+10H₂O，
故答案為：4As³⁺+4Fe²⁺+3O₂+20OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4FeAsO₄↓+10H₂O．

點評 本題考查物質(zhì)的制備，為高頻考點，側重于學生的分析能力和元素化合物知識的綜合理解和運用的考查，注意把握相關物質(zhì)的性質(zhì)以及熱化學方程式的書寫，題目有利于培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)，提高學習的積極性，難度中等．