Question

硫酸是工业生产中重要的产品之一，以黄铁矿为原料生产硫酸的简单流程如下图所示。

请填写下列空白。
（1）黄铁矿燃烧生成SO₂的化学方程式为_____________；接触室中发生反应的化学方程式为____________________。
（2）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装_____________（填设备名称）；吸收塔中填充有许多瓷管，其作用为__________________。
（3）为使黄铁矿煅烧充分，常通入过量40％的空气，则煅烧后炉气中SO₂的体积分数为____________________（设空气中氧气的体积分数为0．20）；将上述炉气经净化除尘后直接送入接触室，流量为1．00m³／s，从接触室导出气体的流量为0．95m³／s（同温同压下测定），则SO₂的转化率为________________％。
（4）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既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br₂。SO₂吸收Br₂的离子方程式为___________________。
（5）硫酸的用途非常广泛，可应用于下列____________（可多选）。
a．橡胶的硫化        b．过磷酸钙的制备
c．铅蓄电池的生产    d．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成

Answer 1

（15分）4FeS₂+11O₂4Fe₂O₃+8SO₂（2分） 2SO₂+O₂2SO₃（2分）
（2）热交换器（1分） 增加SO₃与浓硫酸的接触面，有利于SO₃的吸收（1分）
（3）0.108（2分）  92.6（2分）
（4）SO₂＋Br₂＋2H₂O＝4H^＋＋2Br^－＋SO₄^2－（2分） （5）b c d（3分）

解析试题分析：（1）黄铁矿燃烧燃烧生成SO₂和氧化铁，反应的化学方程式为FeS₂＋11O₂4Fe₂O₃＋8SO₂；接触室中发生反应的化学方程式为2SO₂＋O₂2SO₃。
（2）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装热交换器；吸收塔中填充有许多瓷管，可以增加反应物的接触面积，加快反应速率，即作用为增加SO₃与浓硫酸的接触面，有利于SO₃的吸收。
（3）设二者恰好反应时需要空气的体积是x，则
4FeS₂+11O₂4Fe₂O₃+8SO₂
11                 8
0.2x                1.6x/11
则反应后SO₂的体积分数是＝0.108
2SO₂+O₂2SO₃   △V↓
2     1      2         1
0.1                 1－0.95
所以SO₂的转化率是×100%＝92.6%
（4）单质溴具有氧化性，能把SO₂氧化生成硫酸，反应的离子方程式是SO₂＋Br₂＋2H₂O＝4H^＋＋2Br^－＋SO₄^2－。
（5）硫酸的用途非常广泛，主要用于过磷酸钙的制备、铅蓄电池的生产表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成，橡胶的硫化用的是单质硫，答案选bcd。
考点：考查硫酸的工业制备、计算、反应条件的控制以及硫酸的用途、SO₂的吸收