题目内容

工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列问题:
(1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入           (填设备名称),其主要目的是                
(2)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V2O5)能加快二氧化硫氧化速率,此过程中产生了一连串的中间体(如图1)

其中a、c二步反应的化学方程式可表示为:                    
(3)550℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图2所示,

则:将2.0mol SO2和1.0mol O2置于5L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10M Pa,A与B表示不同压强下的SO2转化率,通常情况下工业生产中采用常压的原因是:       
(4)为循环利用催化剂,科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣,查阅资料知:VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如图如下:

则反应①②③④中属于氧化还原反应的是           (填数字序号),反应①的离子方程式为                                       ,该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图试建议控制氯化铵系数和温度:                      
(1)接触室   防止催化剂中毒
(2)SO2+V2O5SO3+V2O4        VOSO4+O22V2O5+4SO3
(3)在常压下SO2就可以达到较高的转化率
(4)①②  V2O5+SO32+4H+=2VO2++SO42+2H2O      4     80℃
(1)黄铁矿燃烧生成的二氧化硫气体为防止催化剂中毒,经过除尘、洗涤、干燥后进入接触室催化氧化为三氧化硫;
(2)从已知信息知,V2O5起催化作用,a中V2O5变成了V2O4,说明V化合价降低,所以S元素的化合价升高,则发生的反应是SO2+V2O5SO3+V2O4,同理在c中,V的化合价升高,则O元素的化合价降低,则发生的反应是VOSO4+O22V2O5+4SO3
(3)二氧化硫催化氧化是气体体积减少的放热反应,依据化学平衡移动原理可知温度越低,压强越大,平衡越向正向进行,二氧化硫的转化率越大,但通过图象分析在常压下,二氧化硫的转化率已经很大,增大压强对提高二氧化硫的转化率提高不大,但增大压强会对设备有更高的要求,增加成本,所以通常情况下工业生产中采用常压;
(4)由所给的图示可知,属于氧化还原反应是①②;已知VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣水浸过滤后,得到的滤渣为不溶性杂质和V2O5,滤液为VOSO4的溶液,滤渣的成分是V2O5,在酸性条件下,亚硫酸根离子具有还原性,所以发生的反应是V2O5+SO32+4H+=2VO2++SO42
(5)已知VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水,①中加入亚硫酸钠的作用是还原V2O5为溶于水的VOSO4;②加入KClO3的目的,根据流程物质的变化可知将VOSO4氧化为(VO2)2SO4;③根据NH4VO3难溶于水,利用复分解反应沉淀VO3-,不是氧化还原反应,⑤NH4VO3变为V2O5是化合价不变的分解反应,不是氧化还原反应;沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度,依据图象可知,温度80°C时的沉钒率最高为98%,在氯化铵系数图象中对应沉钒率98%时控制氯化铵系数为4和80℃。
练习册系列答案
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海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用。
(1)海水中盐的开发利用:
①海水制盐目前以盐田法为主,建盐田必须选在远离江河人海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩。所建盐田分为贮水池、蒸发池和      池。
②目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用:
                                                     (写一点即可)。
(2)电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如图所示。其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列。请回答下面的问题:

①海水不能直接通人到阴极室中,理由是                   
②A口排出的是         (填“淡水”或“浓水”)。
(3)用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等离子)可提取溴,其生产流程如下:

①若吸收塔中的溶液含Br03-,则吸收塔中反应的离子方程式为:                  
②通过①氯化已获得含Br2的溶液,为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br2的溶液?
③向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是
Ⅰ.工业上用铝土矿制取铝的流程如下:

请回答下列问题:
(1)操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都用到的玻璃仪器有__________________________。
(2)写出由溶液B生成Al(OH)3的离子方程式:____________________________。
(3)工艺流程中涉及氧化还原反应的化学方程式为:_________________________。
(4)生产过程中,除NaOH、H2O可以循环使用外,还可以循环使用的物质有________(填化学式)。用此法制取铝的副产品是________(填化学式)。
Ⅱ.我国高炉生产各方面取得了显著进步,但在资源和能源利用率、高炉大型化、提高产业集中度以及环保等方面还跟国际存在很大差距,有待进一步提高,努力向钢铁强国迈进。请回答下列问题:
(1)高炉炼铁的原料有铁矿、焦炭和石灰石,其中起熔剂作用的是________,目的是除去铁矿石中的脉石,其产物密度比铁________,所以在铁水的________(填“上部”或“下部”)形成炉渣而与铁水分离。
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A.作为燃料,为炼铁中的化学反应提供能量
B.作为还原剂与二氧化碳反应产生还原氧化铁的一氧化碳
C.对高炉中的物料起到支撑和疏散的作用
D.作为溶剂,除去铁矿石中的杂质
(3)高炉炼铁的污染非常严重,目前我国部分大城市中的钢铁厂借着搬迁的机会也在进行着工艺改进。高炉炼铁导致的环境污染有________。
A.臭氧空洞      B.酸雨   C.一氧化碳毒害   D.沙尘暴
(4)写出高炉炼铁中与碳元素有关的氧化还原反应化学方程式:____________________________。
(5)从“三废”利用、环境保护等角度考虑,钢铁企业在生产中应采取的一些措施有(举出2种措施即可) _______________________________________。

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