Question

【题目】硫酸工业是我国化工生产支柱产业。主要生产工艺流程如下：

接触室中的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=197 kJ·mol1。

请回答以下几个问题：

（1）图中炉气要净化的原因是_____________________________________。

（2）吸收塔排出的尾气先用足量的氨水吸收，反应的离子方程式为_______________，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。所得的SO2可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2，吸收Br2的过程中主要反应的化学方程式是____________________________________。所得铵盐溶液中各离子物质的量浓度由大到小的顺序为________________________。

（3）为什么从接触室出来的SO3气体不用水直接吸收，而是用98.3%的浓硫酸吸收：____________________。

（4）燃烧1 t含二硫化亚铁90%的黄铁矿，在理论上能生产________t 98%的硫酸（设有1.5%的硫留在炉渣里，精确至0.01），从提高SO3的产率同时适当降低生产成本的角度出发，以下措施可取的是___________（填字母）。

A．通入过量的空气 B．使用优质催化剂

C．调整适宜的温度 D．采用高压

（5）科研工作者开发了制备SO2，再用电化学原理生产硫酸的方法，装置如图。为了稳定技术生产，硫酸的浓度应维持不变，则通入的SO2和水的质量比为__________。

Answer 1

【答案】（1）防止接触室内催化剂中毒（1分）

（2）2NH3·H2O+SO22++H2O（2分）

SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr（1分） c()>c()>c(H+)>c(OH)（2分）

（3）用水吸收三氧化硫产生大量酸雾，从而阻止了三氧化硫的充分吸收（2分）

（4）1.48（2分） ABC（2分）

（5）16∶29（2分）

【解析】（1）从沸腾炉出来的炉气含有水蒸气、矿尘和杂质气体，净化的目的是防止催化剂中毒。

（2）足量的氨水吸收二氧化硫生成正盐，所以反应的离子方程式是2NH3·H2O+SO22++H2O，SO2吸收潮湿空气中的Br2生成硫酸和氢溴酸：SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr。得到的铵盐为硫酸铵，溶液中铵根离子水解显酸性，溶液中离子浓度大小为：c()>c()>c(H+) > c(OH)。

（3）用水吸收三氧化硫产生大量酸雾，从而阻止了三氧化硫的充分吸收。

（4）设能生成98%的硫酸x t，由工业生产硫酸的反应方程式可得下列关系式：

FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4

120 2×98

1 t×90%×(11.5%) x t×98%

解得x=1.48。

从提高SO3的产率同时适当降低生产成本的角度出发，可采取的措施应是A、B、C三个选项，D项不可取。因为此反应在400~500℃和催化剂的作用下，能较快地转化为三氧化硫，缩短达到平衡所需的时间；但此反应在常压下SO2的平衡转化率已经很高（达90%以上），若采用加压，会提高生产的成本。

（5）发生反应的方程式为2SO2+O2+2H2O2H2SO4，设通入SO2与水的质量比为x∶y，则反应后生成的H2SO4与H2O的质量比一定为1∶1，则 ，整理得。