题目内容
2．以黄铁矿（主要成分是FeS2）为原料生产硫酸的工艺流程图如图：（1）依据工艺流程图判断下列说法不正确的是（选填序号字母）DF．
A．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎
B．过量空气能提高SO2的转化率
C．排出的矿渣可供炼铁
D．使用催化剂能提高SO2的化学反应速率和转化率
E．设备I生成的气体经净化的主要目的是防止催化剂中毒
F．热交换器的目的是使SO2的热量传递给SO3，有利于SO2的氧化和SO3的吸收
（2）设备Ⅰ的名称为沸腾炉，燃烧黄铁矿的化学方程式为4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2．
（3）设备Ⅱ为接触室，采用常压而不采用高压的原因是常压时SO2的转化率已经很高，采用高压对SO2的转化率提高不多却会大大增加设备成本．在生产中，为提高催化剂效率采取的措施有净化气体、控制温度在400～500℃；增大催化剂与反应气体的接触面积等．
（4）设备Ⅲ为吸收塔，从顶部喷淋98.3%的硫酸吸收SO3，得到发烟硫酸（或浓硫酸），不用水吸收SO3是为了避免产生酸雾降低吸收效率．吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是增加SO3与浓硫酸的接触面，有利于SO3的吸收．
（5）吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐．SO2既可作为原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2．SO2吸收Br2的离子方程式是SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-．
分析 以黄铁矿（主要成分是FeS2）为原料生产硫酸的工艺流程图：
第一步：SO2的制取．主要原料是黄铁矿和空气，在高温下煅烧，使硫元素转变成SO2气体，反应方程式为：4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2，设备为沸腾炉．黄铁矿需要粉碎，以增大和空气的接触面；
第二步：SO3的制取．从沸腾炉中出来的气体需经过净化、除尘，以防止催化剂中毒，进入接触室在催化剂作用下SO2和O2反应生成SO3，设备为接触室，同时涉及热量的交换、催化剂的作用、平衡的移动等问题；
第三步：硫酸的生成．从接触室中出来的气体进入吸收塔，为避免酸雾形成需用浓H2SO4吸收，以此解答（1）（2）；
（3）常压时SO2的转化率已经很高，采用高压增加设备成本；提高催化剂效率可以净化气体、控制温度、增大催化剂接触面积；
（4）在吸收塔中用水吸收三氧化硫，反应放热易形成酸雾阻止对三氧化硫的吸收；浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾，同时三氧化硫易溶于浓硫酸，吸收塔中填充许多瓷管，增大三氧化硫与浓硫酸的接触面，有利于三氧化硫的吸收；
（5）二氧化硫吸收溴单质利用的是二氧化硫的还原性和溴单质的氧化性，根据氧化还原反应书写离子方程式．
解答 解：（1）A．在沸腾炉中，原料黄铁矿是固体、空气是气体，为了加快反应速率，所以要将黄铁矿粉碎，增大接触面，提高反应速率，故A正确；
B、转化率=已转化的原料的量/原料的总量×100%，接触室中反应2SO2+O2$?_{△}^{催化剂}$2SO3，为可逆反应，采用空气过量目的是增大氧气浓度，促使平衡正向移动，导致SO2更多的转化成SO3，所以SO2转化率提高，故B正确；
C．沸腾炉排出的矿渣为F2O3，F2O3可供炼铁，故C正确；
D．催化剂只能改变反应速率，不能影响转化率，故D错误；
E．设备I生成的气体经净化的主要目的是防止催化剂中毒，故E正确；
F．热交换器的目的是使SO2的热量传递给SO3，有利于SO2的氧化，但不利于SO3的吸收，故F错误；
故答案为：DF；
（2）设备Ⅰ的名称为沸腾炉，反应方程式为：4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2，故答案为：沸腾炉；4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2；
（3）采用常压而不采用高压的原因是常压时SO2的转化率已经很高，采用高压对SO2的转化率提高不多，却会大大增加设备成本；在生产中，为提高催化剂效率采取的措施有通过净化气体、控制温度在400～500℃、增大催化剂与反应气体的接触面积可以提高催化剂效率；
故答案为：常压时SO2的转化率已经很高，采用高压对SO2的转化率提高不多却会大大增加设备成本；净化气体、控制温度在400～500℃；增大催化剂与反应气体的接触面积等；
（4）吸收塔中SO3如果用水吸收，发生反应：SO3+H2O═H2SO4，该反应为放热反应，放出的热量易导致酸雾形成，阻隔在三氧化硫和水之间，阻碍水对三氧化硫的吸收；而浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾，同时三氧化硫易溶于浓硫酸，所以工业上从吸收塔顶部喷洒98.3%的硫酸作吸收液，最终得到“发烟”硫酸；吸收塔中填充许多瓷管，增大三氧化硫与浓硫酸的接触面，有利于三氧化硫的吸收；
故答案为：98.3%的硫酸；发烟硫酸（或浓硫酸）；避免产生酸雾降低吸收效率；增加SO3与浓硫酸的接触面，有利于SO3的吸收；
（5）SO2吸收Br2的反应中二氧化硫被氧化为硫酸，溴单质被还原为溴化氢，离子方程式为SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-，故答案为：SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-．
点评 本题是对化学与技术及工业生产的考查，需要学生细读生产工艺图中各物质的变化进行解答，把握制备浓硫酸的工艺流程及设备的作用、发生的化学反应为解答的关键，题目难度中等．
干电池原理示意图如图，电池总反应为：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑，下列说法正确的是（ ）| A． | 碳为电池的正极 | |
| B． | Zn极上发生还原反应 | |
| C． | 常见锌锰干电池为二次电池 | |
| D． | 反应2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑在负极上发生 |
醋酸亚铬水合物（[Cr（CH3COO）2）]2•2H2O，深红色晶体）是一种氧气吸收剂，通常以二聚体分子存在，不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于盐酸．实验室制备醋酸亚铬水合物的装置如图所示，涉及的化学方程式如下：
已知：相关金属离子开始沉淀至完全沉淀时的pH范围为：
| 离子 | Fe3+ | Fe2+ | Al3+ | Cu2+ |
| pH范围 | 2.2～3.2 | 5.5～9.0 | 4.1～5.0 | 5.3～6.6 |
（1）加入H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，欲使制取的CuSO4•5H2O晶体较为纯净，pH至少应调至5.0；
（2）写出H2O2与Fe2+离子方程式H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O；
（3）流程②中加入适量Al粉起的作用是与酸浸液中Fe3+和H+反应生成Al3+；
（4）根据你所学的化学知识，由AlCl3溶液（不添加其他化学试剂）能否制得无水AlCl3不能（填：能或不能），原因是直接加热AlCl3溶液，会发生水解反应，最终得到氧化铝；
（5）取体积为V（L）的酸浸液，向其中滴加a mol•L-1的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与所加的NaOH溶液的体积（L）关系如图2．请用V1、V2、V3表示所取的酸浸液中n（Fe3+）：n（Al3+）$\frac{4{V}_{2}-{V}_{1}-3{V}_{3}}{3（{V}_{3}-{V}_{2}）}$．
已知甲苯的熔点为-95°C，沸点为110.6°C，易挥发，密度为0.866g/cm3；苯甲酸的熔点为122.4°C，在25°C和95°C下溶解度分别为0.3g和6.9g．
【制备产品】将30.0mL甲苯和25.0mL1mol/L高锰酸钾溶液在100°C下反应30min，装置如图1所示．
（1）图中冷凝管的进水口为a（填“a”或“b”）．支管的作用是平衡压强，便于甲苯顺利滴入三颈烧瓶．
（2）在本实验中，三颈烧瓶最合适的容积是B（填字母）．
A．50mL B．100mL C．200mL D．250mL
相对于用酒精灯直接加热，用沸水浴加热的优点是便于控制温度和使容器受热均匀．
【分离产品】该同学设计如下流程分离粗产品苯甲酸和回收甲苯（如图2）．
（3）操作Ⅰ的名称是分液；含有杂质的产物经操作Ⅱ进一步提纯得无色液体甲苯，则操作Ⅱ的名称是蒸馏．
（4）测定白色固体的熔点，发现其在115°C开始熔化，达到130°C时仍有少量不熔．该同学推测白色固体是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如下方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确，请完成表中内容．
| 序号 | 实验方案 | 实验现象 | 结论 |
| ① | 将白色固体加入水中，加热溶解，冷却结晶、过滤． | 得到白色晶体和无色溶液 | ╲ |
| ② | 取少量滤液于试管中，滴入适量的硝酸酸化的AgNO3溶液． | 生成白色沉淀 | 滤液含Cl- |
| ③ | 干燥白色晶体，加热使其熔化，测其熔点． | 白色晶体在122.4℃左右时完全熔化 | 白色晶体是苯甲酸 |
| 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | |
| 体积（mL） | 24.00 | 24.10 | 22.40 | 23.90 |
| 成份 | 浓度/（mol•L-1） | 质量分数 |
| HCl FeCl2 FeCl3 | -- 1.920 0.071 | 5.00% 8.94% 0.33% |
（2）采用石墨作电极电解上述酸洗废液时，初始阶段，阳极板上有气泡生成，此时与该现象有关的阳极电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；向上述酸洗废液中加入KOH溶液中和后，在合适的电压下电解，可在阳（填“阴”或“阳”）极生成高铁酸钾（K2FeO4）．
（3）利用上述酸洗废液、含铝矿石（主要成分为Al2O3、Fe2O3和SiO2）以及新制的硅酸（活化硅酸），制备聚硅酸氯化铝铁絮凝剂（简称PAFSC），具体方法如图1：
①适当调高滤液A的pH，Al3+和Fe3+转化为沉淀，原因是调高溶液pH，溶液中[OH-]增大，从而使Al（OH）3和Fe（OH）3的Qc大于其Ksp；（或调高溶液pH，溶液中[OH-]增大，从而使Al（OH）3和Fe（OH）3的沉淀溶解平衡向沉淀方向移动）（请用沉淀溶解平衡的理论解释）．
②PAFSC絮凝剂净化水的过程中，Al3+参与反应的离子方程式为Al3++3H2O=Al（OH）3（胶体）+3H+．
③25℃时，PAFSC的除浊效果随溶液pH的变化如图2所示（图中的NTU为浊度单位），则在下列pH范围中，PAFSC除浊效果最佳的是b（填下列序号字母）．
a．4～5 b．5～7 c．7～8d．8～9
25℃时，pH＞7且随pH增大，PAFSC的除浊效果明显变差，原因是碱性增强，使胶体发生了聚沉现象．
| A． | 5.0 m o l/L | B． | 4.0 m o l/L | C． | 4.5 m o l/L | D． | 3.0 m o l/L |
| A． | 对于元素周期表和元素周期律的发现有突出贡献的科学家是阿伏加德罗 | |
| B． | 元素周期表根据相对原子质量从小到大的顺序排列 | |
| C． | 现常见的元素周期表有七个横行，分为七个周期，有18个纵行，分为16个族 | |
| D． | 每一周期都是从金属元素开始，非金属元素结束 |
+2NaOH$\stackrel{醇△}{→}$
+2NaBr+2H2O．
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+O2$→_{△}^{催化剂}$2
+2H2O．
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