题目内容
【题目】工业制硫酸的反应原理主要有下列三个反应：
①FeS2(s)+O2(g)
Fe2O3(s)+SO2(g)；ΔH1
②2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)； ΔH2
③SO3+H2O=H2SO4
Ⅰ.(1)反应①配平后各物质系数分别为_____、______、_______、______。若每生成1molSO2时反应放热426.5kJ，则ΔH1=_______________。
(2)工业生产中将FeS2矿石粉碎后投入反应器中反应，这样做的目的是___________。
Ⅱ.下表是不同温度和压强下反应②中SO2的转化率
0.1Mp | 0.5Mp | 1Mp | 10Mp | |
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)反应②是气体体积缩小的可逆反应，增大压强有利于提高原料转化率，但工业生产中该反应在常压下进行，采用常压生产条件的理由是_______________________。
(4)若原料气组成：SO2 7%，O211%，N2 82%，在温度和压强不变的条件下，混合气体体积变为原来的97.2%，则SO2的转化率为_________。
Ⅲ.尾气中的二氧化硫对环境造成污染，需要处理后才能排放。常用亚硫酸钠吸收法。
(5)Na2SO3溶液吸收SO2的离子方程式为________________________ ；
(6)常温下，当吸收至pH=6时，吸收液中相关离子浓度关系一定正确的是____(填序号)
A.c(Na+)+c(H+)>c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
B.c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+C(H2SO3)
C.c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(H+)
D.水电离出c(OH-)=l×l0-8 mol·L-1
【答案】4 11 2 8 3412 kJ/mol 增大反应接触面积，提高反应速率，原料反应更充分 常压下已有较高的转化率，采用常压生产可减少能源消耗 80% SO32-+SO2+H2O=2HSO3- AD
【解析】
(1)根据氧化还原反应中电子守恒、原子守恒配平，物质反应放出的热量与反应的物质多少成正比，据此计算；
(2)根据固体物质对化学反应速率的影响分析判断；
(3)从增大压强需要的动力能耗分析判断；
(4)根据反应前后气体体积差计算反应的SO2的物质的量，然后根据转化率计算；
(5)Na2SO3与SO2、H2O反应产生NaHSO3，据此书写反应的离子方程式；
(6)A.根据电荷守恒判断；
B.根据物料守恒判断；
C.NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于其水解程度；
D.水电离出氢离子浓度等于溶液中氢氧根离子浓度，根据溶液的pH计算水电离出氢离子浓度。
(1)在这个反应中，Fe元素化合价由反应前FeS2中的+2价变为反应后Fe2O3中的+3价，化合价升高1价，S元素化合价由反应前FeS2中的-1价变为反应后SO2中的+4价，化合价升高5×2=10价，FeS2共升高11价，O元素的化合价由反应前O2中的0价变为反应后Fe2O3、SO2中的-1价，化合价降低2×2=4价，化合价升降最小公倍数是44，所以FeS2的系数是4，Fe2O3的系数是2，SO2的系数是8，O2的系数是11，故该反应配平后的化学方程式为4FeS2(s)+11O2(g)
2Fe2O3(s)+8SO2(g)；若每生成1molSO2时反应放热426.5kJ，则在该反应在产生8molSO2，放出热量是8×426.5kJ=3412kJ，故ΔH1=3412kJ/mol；
(2)工业生产中将FeS2矿石粉碎后投入反应器中反应，这样做目的是增大反应接触面积，提高反应速率，原料反应更充分；
(3)反应②是气体体积缩小的可逆反应，增大压强有利于提高原料转化率，但工业生产中该反应在常压下进行，采用常压生产条件的理由是常压下已有较高的转化率，采用常压生产可减少能源消耗，降低投资成本；
(4)反应方程式为：2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)：根据方程式可知：每有2体积SO2反应，会消耗1体积的O2，反应产生2体积的SO3，反应后气体体积减小1体积，假设原 气体体积是100L，则SO2 7L，O211L，N2 82L，由于反应后气体体积是原来的97.2%，反应后气体体积为97.2L，气体体积减小了2.8L，说明SO2反应了5.6L，因此SO2反应转化率为(5.6L÷7L)×100%=80%；
(5)Na2SO3与SO2、H2O反应产生NaHSO3，反应的离子方程式为：SO32-+SO2+H2O=2HSO3-；
(6)A.根据电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，所以c(Na+)+c(H+)>c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，A正确；
B.溶液pH等于6，不能确定溶液的成分是NaHSO3还是NaHSO3与少量Na2SO3的混合溶液，因此不能确定溶液中c(Na+)与含有S元素的微粒的浓度关系，B错误；
C.常温下，当吸收至pH=6时，说明溶液中c(H+)>c(OH-)，C错误；
D.由于反应后溶液的pH=6，则c(H+)=10-6mol/L，根据水的离子积常数可知c(OH-)= l×10-14mol2/L2÷l×10-6mol/L= l×10-8mol/L；水电离出氢离子浓度等于溶液中氢氧根离子浓度，所以溶液中水电离出氢离子浓度c(H+)= c(OH-)= l×10-8mol/L，D正确；
故合理选项是AD。
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【题目】以硅藻土为载体的五氧化二钒
是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收
既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：
物质 |
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质量分数 |
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以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
回答下列问题：
五氧化二钒是一种催化剂，可将
转化为
，请写出该反应的化学方程式______。
“酸浸”时转化为
，反应的离子方程式为______，同时
转成
“废渣1”的主要成分是______。
“氧化”中欲使3mol的
变为，则需要氧化剂
至少为______mol。
“中和”作用之一是使钒以
形式存在于溶液中。“废渣2”中含有______。
“流出液”中阳离子最多的是______。
“沉钒”得到偏钒酸铵
沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式______。
