Question

19．工业制硫酸的流程如下所示：

（1）早期以硫铁矿为原料造气，方程式为4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，若消耗了12g FeS₂上述反应有1.1mol电子发生了转移．
（2）如今多改用固体硫为原料，同时生产过程中送入过量的空气，该改进从减少污染物的排放和提高原料的利用率两个方面体现“绿色化学”．
（3）如果C装置中生成0.1mol SO₃，可放出9.83kJ的热量．则该反应的热化学方程式为SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3kJ/mol．
（4）硫酸厂尾气处理的流程如下：

G和M的主要成分一样，如此处理的目的是富集SO₂．G与石灰水反应的离子方程式为SO₂+Ca²⁺+2OH^-═CaSO₃↓+H₂O．
（5）其他废弃物F中可能含有砷（三价砷离子）元素，处理工艺过程是在含砷废水中加入一定数量的硫酸亚铁，然后加碱调pH至8.5～9.0，反应温度90℃，鼓风氧化，废水中的砷、铁以砷酸铁沉淀析出，写出该过程的离子方程式4As³⁺+4Fe²⁺+3O₂+20OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4FeAsO₄↓+10H₂O．

Answer 1

分析 工业制硫酸常用原料为硫铁矿、硫等，通入空气生成二氧化硫，二氧化硫经净化、干燥，在催化作用下生成三氧化硫，吸收塔D中用浓硫酸吸收三氧化硫，可得发烟硫酸，尾气、废弃物需经处理方可排放．
（1）反应4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂中，Fe元素化合价由+2价升高到+3价，S元素化合价由-1价升高到+4价；
（2）如用硫为原料，燃烧生成二氧化硫，利用率较高；
（3）生成0.1mol SO₃，可放出9.83kJ的热量，则生成1molSO₃放出98.3 kJ，以此书写热化学方程式；
（4）尾气中含有二氧化硫，与石灰水反应生成亚硫酸钙，与硫酸反应生成硫酸钙和二氧化硫，可起到富集的目的；
（5）可结合电荷守恒、电荷守恒书写离子方程式．

解答 解：（1）12g FeS₂的物质的量为，n（FeS₂）=$\frac{12g}{120g/mol}$=0.1mol，反应4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂中，Fe元素化合价由+2价升高到+3价，S元素化合价由-1价升高到+4价，则0.1molFeS₂共失去电子的物质的量为0.1mol×[（3-2）+2×（4-（-1）]=1.1mol，
故答案为：1.1；
（2）如用硫为原料，燃烧生成二氧化硫，可减少废弃物的排放，且利用率较高，故答案为：提高原料的利用率；
（3）生成0.1mol SO₃，可放出9.83kJ的热量，则生成1molSO₃放出98.3 kJ，热化学方程式为SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3 kJ/mol，
故答案为：SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3 kJ/mol；
（4）尾气中含有二氧化硫，与石灰水反应生成亚硫酸钙，反应的离子方程式为SO₂+Ca²⁺+2OH^-═CaSO₃↓+H₂O，与硫酸反应生成硫酸钙和二氧化硫，可起到富集的目的，
故答案为：富集SO₂；SO₂+Ca²⁺+2OH^-═CaSO₃↓+H₂O；
（5）在含砷废水中加入一定数量的硫酸亚铁，然后加碱调pH至8.5～9.0，反应温度90℃，鼓风氧化，废水中的砷、铁以砷酸铁沉淀析出，反应的离子方程式为4As³⁺+4Fe²⁺+3O₂+20OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4FeAsO₄↓+10H₂O，
故答案为：4As³⁺+4Fe²⁺+3O₂+20OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4FeAsO₄↓+10H₂O．

点评 本题考查物质的制备，为高频考点，侧重于学生的分析能力和元素化合物知识的综合理解和运用的考查，注意把握相关物质的性质以及热化学方程式的书写，题目有利于培养学生良好的科学素养，提高学习的积极性，难度中等．