Question

2．某研究人员按下图所示流程进行“燃煤烟气的脱硫研究”．实验中，先一次性分别在相应装置中加入水和铁，然后连续通入含有CO₂、SO₂的燃煤烟气和O₂混合气体，反应液多次循环，但过量的铁仍在反应装置中与循环进入的反应液不断反应．经过多次循环以后，导出的反应液可用于制备FeSO₄•7H₂O．

（1）吸收装置的温度不宜过高，原因是温度过高，气体的溶解度下降，不利于反应进行；该装置中总反应的化学方程式为2SO₂+2H₂O+O₂=2X，则X的化学式为H₂SO₄．
（2）反应装置中的反应化学方程式为H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑．
（3）实验中，对第一次循环中反应液的pH在ABD三点进行跟踪检测，ABD三点pH由小到大的次序为BDA．若忽略循环中的热量散失，CD两点中温度高的是D点．
（4）经过多次循环以后导出反应液，经过冷却、过滤、洗净晶体和干燥即可制得FeSO₄•7H₂O．它在医疗上常用于治疗D（选填字母）．
A．甲状腺肿大     B．佝偻病     C．龋齿     D．贫血症
（5）上述流程中存在两个可改进处，一是废热利用，二是可利用尾气1和尾气2在一定条件下催化合成甲醇CH₄O（同时有H₂O生成），该反应的化学方程式为CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH₄O+H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据高温不利于气体的溶解，质量守恒定律进行分析；
（2）根据硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气进行分析；
（3）根据二氧化硫和水反应生成亚硫酸，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，得到硫酸亚铁晶体可以采用蒸发结晶的方法进行分析；
（4）根据从溶液中得到晶体的方法，以及铁元素在人体的作用进行分析；
（5）根据二氧化碳和氢气在催化剂的条件下生成甲醇和水进行分析．

解答 解：（1）高温不利于气体的溶解，所以吸收装置的温度不宜过高，原因是：温度过高，气体的溶解度下降，不利于反应进行，装置中总反应的化学方程式为2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，所以X的化学式为：H₂SO₄；
（2）硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为：H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑；
（3）B点二氧化硫、水、氧气、生成硫酸，酸性增强，A点水显中性，D点铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，酸性减弱，所以ABD三点pH由小到大的次序为BDA，得到硫酸亚铁晶体可以采用蒸发结晶的方法，所以CD两点中温度高的是D点；
（4）经过多次循环以后导出反应液，经过冷却、过滤、洗净晶体和干燥即可制得FeSO₄•7H₂O，在医疗上常用于治疗贫血症，故选：D；
（5）上述流程中存在两个可改进处，一是废热利用，二是可利用尾气1和尾气2在一定条件下催化合成甲醇CH₄O（同时有H₂O生成），二氧化碳和氢气在催化剂的条件下生成甲醇和水，化学方程式为：CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH₄O+H₂O．
故答案为：（1）温度过高，气体的溶解度下降，不利于反应进行；H₂SO₄；
（2）H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑；
（3）BDA，D；
（4）冷却，过滤，D；
（5）废热利用，CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH₄O+H₂O．

点评 本题为信息题，考查学生分析与应用的能力，涉及影响反应速率的因素、质量守恒、化学与生活，综合性较强，题目难度不大．