题目内容
请回答下列化工生产中的一些问题:
(1)若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂,你认为厂址宜选在 的郊区(填标号)。
A.有丰富黄铁矿资源的城市
B.风光秀丽的旅游城市
C.消耗硫酸甚多的工业城市
D.人口稠密的文化、商业中心城市
(2)CuFeS2 是黄铁矿的另一成分,煅烧时CuFeS2转化为CuO、Fe2O3 和SO2,该反应的化学方程式为 。
(3)为提高SO3吸收率,实际生产中通常用 吸收SO3。
(4)已知反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH <0,现将0.050 mol SO2和0.030 mol O2充入容积为1 L的密闭容器中,反应在一定条件下达到平衡,测得反应后容器压强缩小到原来压强的75%,则该条件下SO2的转化率为 ;该条件下的平衡常数为 。
(5)由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3 在沸腾炉中化合而成),其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)
沸腾炉温度/℃ | 600 | 620 | 640 |
炉渣中CuSO4的质量数/% | 9.3 | 9.2 | 9.0 |
已知CuSO4 在低于660 ℃时不会分解,请简要分析上表中CuSO4 的质量分数随温度升高而降低的原因 。
(6)在硫酸工业尾气中,SO2是主要大气污染物,必须进行净化处理,处理方法可用 (填名称)吸收,然后再用硫酸处理,重新生成SO2和一种生产水泥的辅料,写出这两步反应的化学方程式 。
(1)C
(2)4CuFeS2+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2
(3)98%的浓硫酸
(4)80% 1.6×103
(5)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度升高,平衡左移,SO3物质的量减少,所以CuSO4的量减少(或温度升高,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少)
(6)石灰水 SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O
CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O
【解析】(1)硫酸具有很强的腐蚀性,运输成本较高,故硫酸厂厂址应靠近硫酸消费中心;(2)由题意可知,反应物为CuFeS2和O2,产物为CuO、Fe2O3 和SO2,配平即可;(3)SO3与水反应放出大量的热,易形成酸雾,影响SO3的吸收,故用水吸收的效率很低,而用98%的浓硫酸则可避免酸雾的形成,达到较高的吸收率;(4)设平衡时反应的O2的物质的量为x,可得反应的三段式:
2SO2 + O2 ?? 2SO3
开始时 0.050 mol 0.030 mol 0
反应了 2x mol x mol 2x mol
平衡时 (0.050-2x)mol (0.030-x)mol 2x mol
由题意可知反应后气体分子物质的量为反应前的75%。则:×100%=75%,解得x=0.020,则SO2的转化率为×100%=80%;该条件下的平衡常数K===1.6×103;
(6)SO2溶于水显酸性,可用碱性溶液吸收,和硫酸反应后可得到一种生产水泥的辅料,可知所用碱性溶液为Ca(OH)2溶液,反应为SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O,CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O。
硫代硫酸钠(Na2S2O3)可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得。已知:Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在。
(1)某研究小组设计的制备Na2S2O3·5H2O的装置和部分操作步骤如下。
Ⅰ.打开K1关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸,加热。
Ⅱ.C中混合液被气流搅动,反应一段时间后,硫粉的量逐渐减少,当C中溶液的pH 接近7时,打开K2,关闭K1即停止C中的反应,停止加热。
Ⅲ.过滤C中的混合液。
Ⅳ.将滤液经过 、 、过滤、洗涤、烘干,得到产品Na2S2O3·5H2O。
①Ⅱ中,“当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应”的原因是 (用离子方程式表示)。
②Ⅳ中,操作步骤是 、 。
③装置B中盛放的试剂是(填化学式) 溶液。
④有一小组在实验中发现,二氧化硫气体产生缓慢以致后续现象不明显,但又不存在气密性问题,请你推测可能的原因 。
(2)常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2+的浓度,步骤如下:取废水25.00 mL,控制适当的酸度加入足量 K2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;过滤、洗涤后,用适量稀盐酸溶解,此时CrO42-全部转化为Cr2O72-;再加过KI溶液,充分反应后得混合溶液V mL,将其平均分成4等份,加入淀粉溶液作指示剂,用0.001 0 mol·L-1 的Na2S2O3溶液进行滴定,反应完全时,相关数据记录如下表所示:
编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
消耗Na2S2O3标准 |
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溶液的体积/mL | 18.02 | 17.98 | 18.00 | 20.03 |
部分反应离子方程式为:
①Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O;
②I2+2S2O32-=2I-+S4O62-。
则判断达到滴定终点的现象是 ,废水中Ba2+的物质的量浓度 _。