题目内容

[化学--选修化学与技术]硫酸是工业生产中最为重要的产品之一.
(1)工业上制硫酸的主要分为
 
 
 
三个阶段.
(2)下列是第二阶段反应的有关实验数据,请选择最合适的生产条件
 

压强MPa
转化率%
温度/℃
0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
(3)现在欲提高反应速率和SO2的转化率,下列措施可行的是
 

A.向装置中通入氮气且保持体积不变
B.向装置中通入氧气且保持体积不变
C.添加更多的催化剂
D.降低温度,及时转移SO3
(4)硫酸生产的尾气中含有少量SO2,可用石灰水吸收后,再用硫酸处理.此过程涉及的化学反应方程式为
 
 

(5)若进入第二阶段设备气体的体积分数为:SO27%、O211%、N282%.现有100体积这样的混合气体在反应后变成为96.7体积,则反应后混合气体中N2和SO3的体积比为
 
,此时SO2转化率为
 
分析:(1)依据工业制硫酸的工艺流程分析回答;
(2)增大压强后,SO2的平衡转化率提高得并不多,加压对设备的要求高且耗能多,将增大投资和能量消耗.400℃~500℃作为操作温度,因为在这个温度范围内,催化剂的活性(反应速率)和SO2的平衡转化率都比较理想;
(3)提高反应速率和SO2的转化率,依据影响化学反应速率和化学平衡移动方向判断;
(4)硫酸工业尾气中SO2净化处理方法很多,SO2是酸性氧化物,因此常用碱液吸收,如氨水、氢氧化钠溶液、石灰水等;
(5)依据化学方程式,结合反应前后体积差量计算;
解答:解:(1)制备过程发生的反应为:造气,二氧化硫的生成:4FeS2+11O2═2Fe2O3+8SO2;氧化,二氧化硫的催化氧化:2SO2+O2
催化剂
.
2SO3;三氧化硫的吸收:SO3+H2O═H2SO4
故答案为:二氧化硫的生成,二氧化硫催化氧化;三氧化硫的吸收;
(2)增大压强后,SO2的平衡转化率提高得并不多,加压对设备的要求高且耗能多,将增大投资和能量消耗.400℃~500℃作为操作温度,因为在这个温度范围内,催化剂的活性(反应速率)和SO2的平衡转化率都比较理想.故选择400℃~500℃,1MPa大气压.故答案为:400℃~500℃,1MPa大气压;
(3)A、恒温恒容通入与平衡无关的气体,总压增大,分压不变,平衡不动,二氧化硫转化率不变;故A错误;
B、增加空气的量,反应物浓度增大,反应速率增大,会使平衡正向进行,提高了二氧化硫的转化率;故B正确;
C、催化剂只改变速率不改变平衡,不改变转化率;故C错误;
D、降低温度,及时转移SO3 可以使平衡正向进行,二氧化硫转化率增大,但降温反应速率减小,故D错误;
故选B.
(4)在硫酸工业尾气中,SO2是主要大气污染物,也是酸性氧化物,进行净化处理时可以用碱液吸收,如NaOH、氨水、石灰水等,生成亚硫酸盐,然后再用硫酸处理,重新生成SO2和一种生产水泥的辅料,则碱液可选择石灰水,反应为SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O,
故答案为:石灰水;SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O;
(5)进入第二阶段设备气体的体积分数为:SO27%、O211%、N282%.现有100体积这样的混合气体在反应后变成为96.7体积,反应后气体体积减少100-96.7=3.3;反应后混合气体中N2和SO3的体积比结合化学方程式中反应后气体体积变化计算为:
 2SO2+O2
催化剂
.
2SO3;△V
 2     1         2         1
 6.6   3.3      6.6      3.3
剩余气体体积为:96.7,其中含有三氧化硫体积为6.6,二氧化硫体积=7-6.6=0.4,氧气11-3.3=7.7,氮气体积=82,反应后混合气体中N2和SO3体积比=82:6.6=410:33;
二氧化硫的转化率=
6.6
7
×100%=94.3%
故答案为:410:33;94.3%
点评:本题考查了工业制硫酸的生成过程和反应特征,二氧化硫的催化氧化反应的条件选择,尾气吸收的方法判断,二氧化硫接触室催化氧化反应的定量计算,题目难度中等.
练习册系列答案
相关题目
[化学--选修化学与技术]
羟基磷灰石[Ca5(PO43OH]是一种重要的生物无机材料.其常用的制备方法有两种:
方法A:用浓氨水分别调Ca(NO32和(NH42HPO4溶液的pH约为12;在剧烈搅拌下,将(NH42HPO4溶液缓慢滴入Ca(NO32溶液中.
方法B:剧烈搅拌下,将H3PO4溶液缓慢滴加到Ca(OH)2悬浊液中.
3种钙盐的溶解度随溶液pH的变化如图所示(图中纵坐标是钙离子浓度的对数),回答下列问题:
(1)完成方法A和方法B中制备Ca5(PO43OH的化学反应方程式:
①5Ca(NO32+3(NH42HPO4+4NH3?H2O=Ca5(PO43OH↓+
10NH4NO3
10NH4NO3
+
3H2O
3H2O

②5Ca(OH)2+3H3PO4=
Ca5(PO43OH↓+9H2O
Ca5(PO43OH↓+9H2O

(2)与方法A相比,方法B的优点是
唯一副产物为水,工艺简单
唯一副产物为水,工艺简单

(3)方法B中,如果H3PO4溶液滴加过快,制得的产物不纯,其原因是
反应液局部酸性过大,会有CaHPO4产生
反应液局部酸性过大,会有CaHPO4产生

(4)图中所示3种钙盐在人体中最稳定的存在形式是
Ca5(PO43OH
Ca5(PO43OH
(填化学式).
(5)糖沾附在牙齿上,在酶的作用下产生酸性物质,易造成龋齿.结合化学平衡移动原理,分析其原因
酸性物质使沉淀溶解平衡:Ca5(PO43OH(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)向右移动,导致Ca5(PO43OH溶解,造成龋齿
酸性物质使沉淀溶解平衡:Ca5(PO43OH(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)向右移动,导致Ca5(PO43OH溶解,造成龋齿

(2009?南通二模)[化学--选修化学与技术]
磷化铝、磷化锌、磷化钙是我国目前最常见的熏蒸杀虫剂,都能与水或酸反应产生有毒气体膦(PH3),PH3具有较强的还原性,能在空气中自然.我国粮食卫生标准(GB2175-2005)规定,粮食中磷化物(以PH3计)含量≤0.05mg/kg.
通过下列方法对粮食中残留磷化物含量进行测定.
[实验课题]粮食中残留磷化物的定量测定
[实验原理]5PH3+8KMnO4+12H2SO4=5H3PO4+8MnSO4+4K2SO4+12H2O2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+3H2O
[操作流程]安装蒸馏吸收装置→PH3的产生与吸收→转移褪色→亚硫酸标准溶液滴定

[实验装置]
C中盛有200g原粮;D、E、F各盛装1.00mL浓度为1.00×10-3mol/L的KMnO4的溶液(H2SO4酸化)
(1)以磷化铝为例,写出磷化物与水反应的化学方程式
AlP+3H2O=Al(OH)3↓+PH3
AlP+3H2O=Al(OH)3↓+PH3

(2)检查上述装置气密性的方法是
打开抽气泵抽气,观察各装置中是否有气泡产生
打开抽气泵抽气,观察各装置中是否有气泡产生

(3)实验过程中,用抽气泵抽气的目的是
保证生成的PH3全部被酸性KMnO4溶液吸收
保证生成的PH3全部被酸性KMnO4溶液吸收

(4)A中盛装KmnO4溶液是为除去空气中可能含有的
还原性气体
还原性气体
;B中盛装碱性焦性没食子酸溶液的作用是
除去空气中的O2
除去空气中的O2
;如去除B装置,则实验中测得的PH3含量将
偏低
偏低

(5)收集D、E、F所得吸收液,并洗涤D、E、F,将吸收液、洗涤液一并置于锥形瓶中,加水稀释至25mL,用浓度为5×10-4mol/L Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液,消耗Na2SO3标准溶液11.00mL,则该原粮中磷化物(以PH3计)的含量为
0.085
0.085
mg/kg.
[化学-选修化学与技术]金属钛(Tl)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料,被誉为“未来金属”.常温下,钛的化学活性很小,仅能与氧气、氢氟酸等几种物质起反应.但在较高温度下,钛可与多种单质和化合物发生反应.以钛铁矿(主要成分FeTlO2,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下:
精英家教网
请回答下列问题:
(1)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TlOSO4,无气体生成,副产品甲是
 

(2)上述生产流程中加入Fe的目的是
 
,检验副产品甲是否变质的实验方法是
 

(3)上述生产流程中所得一的金属钛中混有少量杂质,可加入
 
溶解后除去.
(4)科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发,找到了冶炼钛的新工艺,它可以用熔融法直接电解中间产品乙制取金属法.精英家教网
①直接电解法(剑桥法)生产钛是种较先进的方法,电解质为熔融的氧化钙,原理如图所示;在阴极,被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛,可能发生的反应或电极反应为
 

②SOM技术是一种绿色环保先进技术,阳极用金属陶瓷,并用固体氧离子隔膜将两 极产物隔开,只允许氧离子通过,在电解过程中阳极通入某种还原性气体,可防止CO、CO2污染物产生,通入的气体若是单质,可以是
 
,则阳极发生的电极反应式为
 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网