Question

硫酸是工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的產(chǎn)品之一，在化學(xué)工業(yè)的很多領(lǐng)域都要用到硫酸，如橡膠的硫化、表面活性劑“烷基苯硫酸鈉”的合成，鉛蓄電池的生產(chǎn)等．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的流程圖如下：

請(qǐng)回答下列問題
（1）在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，我國(guó)采用黃鐵礦為原料生產(chǎn)SO₂，已知1gFeS₂完全燃燒放出7.2kJ的熱量FeS₂燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）為了有利于SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃，且能充分利用熱能，采用在具有多層催化劑且又熱交換的

 

（填儀器名稱）中進(jìn)行反應(yīng)．在如圖1所示的裝置中，A處氣體進(jìn)入裝置前需凈化的原因是

 

．

（3）精制爐氣（含有SO₂體積分?jǐn)?shù)為7%、O₂為11%、N₂為82%）中SO₂平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)關(guān)系如圖2所示、在實(shí)際生產(chǎn)中，SO₂催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓、450℃左右（對(duì)應(yīng)圖中A點(diǎn)）：而沒有選擇SO₂轉(zhuǎn)化率更高的B或C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件，其原因分別是：

 

、

 

．
（4）已知：焙燒明礬的化學(xué)方程式4KAl（SO₄）2?12H₂O+3S═2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O．
焙燒711t明礬（M=474g/mol），若 SO₂的利用率為95%，可生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸

 

t．（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位）
（5）除硫酸工業(yè)外，還有許多工業(yè)生產(chǎn)．下列相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)流程中正確的是

 

A．海水提溴：海水濃縮

氧氣

熱空氣或

水蒸氣

溴蒸氣

堿液

吸收

酸化

蒸餾

液溴
B．海水提鎂：海灘貝殼

煅燒

水

石灰水

海水

過濾

灼燒

MgO

熔化

電解

鎂
C．工業(yè)制硝酸：空氣

放電

NO₂

水

吸收

硝酸→尾氣處理
D．工業(yè)合成氯：天然氣

一定條件下

氫氣

合成塔

過量氯氣

NH₃、H₂、N₂

水冷

分離

氯．
（6）由吸收塔排出的尾氣中有SO₂的含量如果超過500μL/L，就要加以處理后才能排出，處理方法之一是用氨水洗滌煙氣脫硫，用方程式表示氨水洗滌吸收塔排除的尾氣的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：工業(yè)制取硫酸

專題：元素及其化合物,化學(xué)應(yīng)用

分析：（1）根據(jù)題目所給物質(zhì)的量的多少結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫方法來回答；
（2）SO₂在接觸室中轉(zhuǎn)化為SO₃；
（3）從溫度、壓強(qiáng)對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)明礬和硫酸的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算；
（5）根據(jù)工業(yè)流程分析
（6）根據(jù)氨水與SO₂的化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，標(biāo)出各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；在反應(yīng)中4 mol FeS₂的質(zhì)量為m（FeS₂）=4 mol×120 g?mol^-1=480 g，放熱Q=480 g×7.2kJ/g=3456 kJ，對(duì)應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3456 kJ?mol^-1，
故答案為：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3456 kJ?mol^-1；
（2）SO₂在接觸室中轉(zhuǎn)化為SO₃；A處原料氣需要凈化再進(jìn)入裝置，可以防止催化劑中毒，減少水蒸氣對(duì)設(shè)備的影響；
故答案為：接觸室；防止催化劑中毒，水蒸氣對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響；
（3）由圖2可知，不選B點(diǎn)，壓強(qiáng)越大對(duì)設(shè)備的投資越大，消耗的動(dòng)能大；SO₂的轉(zhuǎn)化率在1個(gè)大氣壓時(shí)，已經(jīng)很高了，再提高壓強(qiáng)SO₂的轉(zhuǎn)化率提高不大；不選C點(diǎn)，因?yàn)镃點(diǎn)溫度低，SO2的轉(zhuǎn)化率雖然很高，但是催化劑的催化效率降低，450℃時(shí)催化劑的催化效率最高，所以選擇A點(diǎn)，不選擇C點(diǎn)；
故答案為：不選B點(diǎn)，壓強(qiáng)越大對(duì)設(shè)備的投資越大，消耗的動(dòng)能大；SO₂的轉(zhuǎn)化率在1個(gè)大氣壓時(shí)，已經(jīng)很高了，再提高壓強(qiáng)SO₂的轉(zhuǎn)化率提高不大；不選C點(diǎn)，因?yàn)镃點(diǎn)溫度低，SO2的轉(zhuǎn)化率雖然很高，但是催化劑的催化效率降低，450℃時(shí)催化劑的催化效率最高，所以選擇A點(diǎn)，不選擇C點(diǎn)；
（4）設(shè)可生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸xt，
根據(jù)關(guān)系式：4KAl（SO₄）₂?12H₂O→9SO₂→9H₂SO₄，
              4×474               9×98
               711t                x×95%÷98%，
x=320.6t；
故答案為：320.6；
 （5）A、用氯氣置換溴離子使之成為單質(zhì)溴，繼而通入空氣和水蒸氣，將溴吹入吸收塔，使溴蒸汽和吸收劑二氧化硫發(fā)生作用轉(zhuǎn)化成氫溴酸以達(dá)到富集的目的，也就是得到富集溴．然后，再氧化得到產(chǎn)品溴，過程中溴蒸氣被堿吸收不存在溴單質(zhì)，故A錯(cuò)誤；
B、生產(chǎn)流程中酸化結(jié)晶得到氯化鎂晶體，電解氯化鎂得到鎂，故B錯(cuò)誤；
C、工業(yè)制硝酸，空氣放電生成NO，故C錯(cuò)誤；
D、工業(yè)合成氨的原料氣是氫氣和氮?dú)�，在合成塔中合成氨，液化分離出氨，故D正確；
故選D；
（6）氨水吸收SO₂生成硫酸銨和水，方程式為：2NH₃?H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O，故答案為：2NH₃?H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫方法，化工流程分析，尾氣吸收，題目難度中等．