Question

6．（1）目前，我國采用“接觸法冶制硫酸．有關(guān)接觸法制硫酸的下列說法中，正確的是AD．
A．二氧化硫的接觸氧化在接觸室中發(fā)生
B．吸收塔中得到的硫酸質(zhì)量分數(shù)為98%
C．煅燒含硫48%的黃鐵礦時，若FeS₂損失了2%，則S損失4%
D．轉(zhuǎn)化器中適宜條件是V₂O₅，催化劑、高溫、常壓
E．轉(zhuǎn)化器中采取高溫是為了提高催化劑的活性和提高SO₂的轉(zhuǎn)化率
（2）硫酸工廠排放的尾氣中含少量二氧化硫．為防止污染大氣，在排放前必須進行尾氣處理并設(shè)法進行綜合利用．硫酸工廠排放尾氣中的SO₂可用足量石灰乳吸收，然后再用稀硫酸處理．
①寫出上述過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃+H₂O，CaSO₃+H₂SO₄=CaSO₄+SO₂↑+H₂O；
②若某硫酸廠每天排放的1萬立方米（標準狀況）尾氣中含0.2%（體積分數(shù)）的SO₂，通過上述方法處理，理論上需生石灰50kg．

（3）某研究小組用NaOH溶液吸收硫酸廠尾氣中的二氧化硫，將所得的Na₂SO₃溶液進行電解循環(huán)再生，這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法．其中陰陽膜組合循環(huán)再生機理如圖所示，a、b離子交換膜將電解槽分為三個區(qū)域，電極材料為石墨．
①圖中b表示陰（填“陰”或“陽”）離子交換膜．A～E分別代表生產(chǎn)中的原料或產(chǎn)品，其中C為硫酸，則E表示H₂；
②陽極的電極反應(yīng)式為SO₃^2-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）A．依據(jù)接觸法制硫酸的工業(yè)流程和三個設(shè)備反應(yīng)分析判斷；
B．依據(jù)三氧化硫吸收的方法是利用濃硫酸吸收得到發(fā)煙硫酸來分析判斷；
C．FeS₂的損失率與S的損失率是一樣的，根據(jù)S元素守恒，利用關(guān)系式計算；
D．二氧化硫生成三氧化硫的反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，運用平衡移動的原理判斷；
E．二氧化硫生成三氧化硫的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫向吸熱方向移動，即逆方向移動，SO₂的轉(zhuǎn)化率會降低；
（2）①SO₂與足量石灰水反應(yīng)，生成亞硫酸鈣和水，亞硫酸鈣和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣、水和二氧化硫；
②n（SO₂）=$\frac{10000×0.2%×1{0}^{3}L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$=893mol，結(jié)合關(guān)系式關(guān)系式CaO～Ca（OH）₂～SO₂～CaSO₃計算；
（3）①從C為硫酸可知，b為陰離子交換膜，故a為陽離子交換膜，在陰極區(qū)應(yīng)為水放電生成氫氣和氫氧根，故A為氫氧化鈉，E為氫氣；
②陽極應(yīng)為亞硫酸根放電生成硫酸根，寫出即可．

解答 解：（1）A．依據(jù)接觸法制硫酸的工業(yè)流程和三個設(shè)備分析判斷，硫鐵礦與氧氣在沸騰爐中反應(yīng)生成二氧化硫，二氧化硫的接觸氧化是在接觸室中發(fā)生的，三氧化硫的吸收是在吸收塔中完成的，故A正確；
B．吸收塔是用98.3%的H₂SO₄來吸收SO₃，最終得到“發(fā)煙”硫酸，折算成硫酸的質(zhì)量分數(shù)只會大于98.3%，故B錯誤；
C．設(shè)黃鐵礦m克，含硫為 m×48% 克，設(shè)FeS₂為 x 克，硫鐵礦中硫的含量為$\frac{32×2}{56+32×2}$，根據(jù)S元素守恒，利用關(guān)系式可看出：
    FeS₂------------------2S
    120                   64
     x                  m×48%
比例關(guān)系：$\frac{120}{x}$=$\frac{64}{m×48%}$
解得：x=$\frac{m×48%×120}{64}$，若硫鐵礦損失2%，用m表示為：$\frac{m×48%×120}{64}$×2%，這就是損失的硫鐵礦，則S損失為：$\frac{m×48%×120}{64}$×2%×$\frac{32×2}{56+32×2}$，
化簡得：m×48%×2%，則硫的損失率=$\frac{損失的硫的質(zhì)量}{硫的總質(zhì)量}$×100%，代入數(shù)據(jù)，硫的損失率=$\frac{m×48%×2%}{m×48%}$×100%=2%，F(xiàn)eS₂的損失率與S的損失率是一樣的，故C錯誤；
D．接觸室中二氧化硫與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫是一個可逆反應(yīng)，正方向放熱，選擇400℃～500℃的高溫，V₂O₅作催化劑，原因在于此溫度催化劑的活性最大，反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率都較高，如溫度過高，平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率反而降低，常壓下，平衡轉(zhuǎn)化率較高，如增大壓強，平衡向正方向移動，理論上提高了轉(zhuǎn)化率，但是會造成設(shè)備造價和耗能增加，故接觸室中適宜條件是V₂O₅作催化劑、高溫、常壓，
故D正確； 
E．二氧化硫生成三氧化硫的反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動，即逆方向移動，SO₂的轉(zhuǎn)化率會降低，故E錯誤；
故選：AD；
（2）：①SO₂與足量石灰水反應(yīng)，生成亞硫酸鈣和水，亞硫酸鈣和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣、水和二氧化硫，
發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)分別為Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃+H₂O，CaSO₃+H₂SO₄=CaSO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為：Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃+H₂O，CaSO₃+H₂SO₄=CaSO₄+SO₂↑+H₂O；
②若某硫酸廠每天排放的1萬立方米（標準狀況）尾氣中含0.2%（體積分數(shù)）的SO₂，則n（SO₂）=$\frac{10000×0.2%×1{0}^{3}L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$=893mol，由關(guān)系式CaO～Ca（OH）₂～SO₂～CaSO₃可知，需要893molCaO，質(zhì)量為893mol×56g/mol=50000g=50kg，
故答案為：50；
（3）①從C為硫酸可知，硫酸根來源于亞硫酸根放電，故b為陰離子交換膜，a為陽離子交換膜，在陰極區(qū)應(yīng)為水放電生成氫氣和氫氧根離子，故A為氫氧化鈉，E為氫氣，
故答案為：陰；H₂；
②陽極應(yīng)為亞硫酸根放電生成硫酸根，反應(yīng)的離子方程式為SO₃^2-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+2H⁺，
故答案為：SO₃^2-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+2H⁺．

點評 本題考查了接觸法制硫酸的工業(yè)流程，損失率的計算、化學(xué)平衡解決化工生產(chǎn)的實際問題、二氧化硫的污染及防治、化學(xué)方程式的書寫、關(guān)系式的計算，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，注意把握電解原理、電極方程式的書寫等知識，綜合性強．