Question

以黃鐵礦為原料生產硫酸的工藝流程圖如下：

（1）將燃燒黃鐵礦的化學方程式補充完整4

FeS₂

+11O₂ 

高溫  .

 2Fe₂O₃+8SO₂
（2）接觸室中發(fā)生反應的化學方程式是

2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃

．
（3）依據(jù)工藝流程圖判斷下列說法正確的是（選填序號字母）

abd

．
a．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎
b．過量空氣能提高SO₂的轉化率
c．使用催化劑能提高SO₂的反應速率和轉化率
d．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵
（4）吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO₂和銨鹽．SO₂既可作為生產硫酸的原料循環(huán)再利用，也可用于工業(yè)制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br₂．SO₂吸收Br₂的離子方程式是

SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-

．
（5）將0.050mol SO₂（g）和0.030mol O₂（g）放入容積為1L的密閉容器中，反應在一定條件下達到平衡，測得c（SO₃）=0.040mol/L．則該條件下SO₂的平衡轉化率為

80%

．
（6）將黃鐵礦的煅燒產物Fe₃O₄溶于H₂SO₄后，加入鐵粉，可制備FeSO₄．酸溶過程中需保持溶液足夠酸性，其原因是

抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，防止Fe²⁺被氧化成Fe³⁺

．

Answer 1

分析：（1）利用工業(yè)制硫酸的原理分析，需要的原料是黃鐵礦；
（2）接觸室內的反應是二氧化硫的催化氧化；
（3）依據(jù)影響反應速率的因素和平衡移動的影響因素分析解答；
（4）二氧化硫吸收溴單質利用的是二氧化硫的還原性和溴單質的氧化性；根據(jù)氧化還原反應書寫離子方程式；
（5）根據(jù)化學平衡的三段式計算方法進行計算；
（6）從防止氧化和抑制水解分析解決．

解答：解：（1）依據(jù)題意，黃鐵礦是制硫酸的第一步所需的原料，由成分可知化學式為FeS₂，故答案為：FeS₂；
（2）沸騰爐中生成的二氧化硫氣體和空氣中的氧氣在接觸室內發(fā)生的催化氧化反應生成三氧化硫；2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃  故答案為：2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃；
（3）粉碎礦石增大接觸面積提高反應速率；增加空氣的量會使平衡正向進行，提高了二氧化硫的轉化率；催化劑只改變速率不改變平衡，不改變轉化率；生產過程中的礦渣中含有三氧化二鐵；所以正確的是abd；故答案為：abd；
（4）SO₂吸收Br₂的反應中二氧化硫被氧化為硫酸，溴單質被還原為溴化氫，離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
（5）平衡時生成三氧化硫的物質的量為0.040mol，根據(jù)化學平衡計算如下：
         2SO₂ +O₂

催化劑 .

△

2SO₃
起始量  0.05mol   0.03mol       0
變化量  0.04mol   0.02mol      0.04mol
平衡量  0.01mol   0.01mol      0.04mol
二氧化硫的轉化率=

0.04

0.05

×100%=80%，
故答案為：80%；
（6）將黃鐵礦的煅燒產物Fe₃O₄溶于H₂SO₄后，加入鐵粉，是防止亞鐵鹽被氧化，可制備FeSO₄．酸溶過程中需保持溶液足夠酸性，防止Fe²⁺、Fe³⁺的水解，
故答案為：抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，防止Fe²⁺被氧化成Fe³⁺．

點評：本題考查了工業(yè)制硫酸的基本原理，同時考查化學平衡的計算，化學平衡的影響因素和化學反應速率的影響因素．