题目内容
工业上常用硫磺矿或黄铁矿为原料生产硫酸，我国主要以黄铁矿为主，下面是用黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图：（1）写出沸腾炉中发生的化学反应方程式：
（2）将进入接触室的气体净化处理的目的是：
（3）二氧化硫氧化生成三氧化硫是一个放热反应，为了综合考虑反应速率和转化率，同时充分利用反应放出的热量，接触室进行了巧妙的设计，试根据图示简述其工作原理：
（4）依据工艺流程图判断下列说法正确的是（选填序号字母）
a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎
b．过量空气能提高SO2的转化率
c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
（5）吸收塔中不用水吸收三氧化硫的原因是
考点：工业制取硫酸
专题：化学平衡专题,元素及其化合物
分析：（1）燃烧黄铁矿反应生成氧化铁和二氧化硫，再根据化合价升降法配平方程式；
（2）接触室中净化气体可以防止催化剂中毒；
（3）从充分利用热量考虑；
（4）第一步：SO2的制取．主要原料是黄铁矿和空气，在高温下煅烧，使硫元素转变成SO2气体，反应方程式为
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2，设备为沸腾炉．黄铁矿需要粉碎，以增大和空气的接触面；
第二步：SO3的制取．从沸腾炉中出来的气体需经过净化、除尘，进入接触室在催化剂作用下SO2和O2反应生成SO3，设备为接触室．同时涉及热量的交换、催化剂的作用、平衡的移动等问题；
第三步：硫酸的生成．从接触室中出来的气体进入吸收塔，为避免酸雾形成需用浓H2SO4吸收；
（5）两种尾气处理方法的原理、优缺点．
（2）接触室中净化气体可以防止催化剂中毒；
（3）从充分利用热量考虑；
（4）第一步：SO2的制取．主要原料是黄铁矿和空气，在高温下煅烧，使硫元素转变成SO2气体，反应方程式为
4FeS2+11O2
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第二步：SO3的制取．从沸腾炉中出来的气体需经过净化、除尘，进入接触室在催化剂作用下SO2和O2反应生成SO3，设备为接触室．同时涉及热量的交换、催化剂的作用、平衡的移动等问题；
第三步：硫酸的生成．从接触室中出来的气体进入吸收塔，为避免酸雾形成需用浓H2SO4吸收；
（5）两种尾气处理方法的原理、优缺点．
解答：
解：（1）燃烧黄铁矿反应，反应物为FeS2和O2，生成物为Fe2O3和SO2，根据化合价升降法配平，
FeS2+O2--Fe2O3+SO2 ，FeS2中Fe为+2价，S为-1价，O2中O为0价，Fe2O3中Fe为+3价、O为-2价，SO2中S为+4价、O为-2价，
FeS2中：铁元素上升1价，硫元素上升5价×2，则总共上升11价，
O2中：氧元素降低2价×2，则总共降低4价．所以FeS2前计量数为4，O2前计量数为11，再根据原子守恒，配出Fe2O3前计量数为2，SO2前计量数为8，
则方程式为4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2，故答案为：4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2；
（2）接触室中净化气体可以防止催化剂中毒；故答案为：防止混合气体中的灰尘、水蒸气等在接触室中导致催化剂中毒；
（3）为了综合考虑反应速率和转化率，同时充分利用反应放出的热量，接触室进行了巧妙的设计，如图所示，外界的混合气体通过一组小管道横穿经过接触室中部，从另一侧导出．二氧化硫和氧气的混合气体在上方催化剂处发生反应，温度上升，往下移动时，将管道中的混合气体加热，使管道中的气体达到反应所需温度；同时本身的温度降低，遇到下方的催化剂时会进一步反应，提高转化率；
故答案为：如图所示，外界的混合气体通过一组小管道横穿经过接触室中部，从另一侧导出．二氧化硫和氧气的混合气体在上方催化剂处发生反应，温度上升，往下移动时，将管道中的混合气体加热，使管道中的气体达到反应所需温度；同时本身的温度降低，遇到下方的催化剂时会进一步反应，提高转化率；
（4）a、在沸腾炉中，原料黄铁矿是固体、空气是气体，为了加快反应速率，所以要将黄铁矿粉碎，增大接触面，提高反应速率，故a正确；
b、转化率=已转化的原料的量/原料的总量×100%，接触室中反应2SO2+O2
2SO3，为可逆反应，采用空气过量目的是增大氧气浓度，促使平衡正向移动，导致SO2更多的转化成SO3，所以SO2转化率提高，故b正确；
c、催化剂只能改变反应速率，不能影响转化率，故c不正确；
d、沸腾炉排出的矿渣中主要成分为Fe2O3，可作为炼铁原料，故d正确；
故答案为：abd；
（5）吸收塔中SO3如果用水吸收，发生反应：SO3+H2O═H2SO4，该反应为放热反应，放出的热量易导致酸雾形成，阻隔在三氧化硫和水之间，阻碍水对三氧化硫的吸收；而浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾，同时三氧化硫易溶于浓硫酸，所以工业上从吸收塔顶部喷洒浓硫酸作吸收液，最终得到“发烟”硫酸，H2SO4→H2SO4?xSO3
98 98+80x
98.3%15t 29.2t 解之得x=1；
故答案为：用水吸收三氧化硫易形成酸雾，吸收速度慢，不利于吸收 H2SO4?SO3．
FeS2+O2--Fe2O3+SO2 ，FeS2中Fe为+2价，S为-1价，O2中O为0价，Fe2O3中Fe为+3价、O为-2价，SO2中S为+4价、O为-2价，
FeS2中：铁元素上升1价，硫元素上升5价×2，则总共上升11价，
O2中：氧元素降低2价×2，则总共降低4价．所以FeS2前计量数为4，O2前计量数为11，再根据原子守恒，配出Fe2O3前计量数为2，SO2前计量数为8，
则方程式为4FeS2+11O2
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（2）接触室中净化气体可以防止催化剂中毒；故答案为：防止混合气体中的灰尘、水蒸气等在接触室中导致催化剂中毒；
（3）为了综合考虑反应速率和转化率，同时充分利用反应放出的热量，接触室进行了巧妙的设计，如图所示，外界的混合气体通过一组小管道横穿经过接触室中部，从另一侧导出．二氧化硫和氧气的混合气体在上方催化剂处发生反应，温度上升，往下移动时，将管道中的混合气体加热，使管道中的气体达到反应所需温度；同时本身的温度降低，遇到下方的催化剂时会进一步反应，提高转化率；
故答案为：如图所示，外界的混合气体通过一组小管道横穿经过接触室中部，从另一侧导出．二氧化硫和氧气的混合气体在上方催化剂处发生反应，温度上升，往下移动时，将管道中的混合气体加热，使管道中的气体达到反应所需温度；同时本身的温度降低，遇到下方的催化剂时会进一步反应，提高转化率；
（4）a、在沸腾炉中，原料黄铁矿是固体、空气是气体，为了加快反应速率，所以要将黄铁矿粉碎，增大接触面，提高反应速率，故a正确；
b、转化率=已转化的原料的量/原料的总量×100%，接触室中反应2SO2+O2
| 催化剂 |
| 加热 |
c、催化剂只能改变反应速率，不能影响转化率，故c不正确；
d、沸腾炉排出的矿渣中主要成分为Fe2O3，可作为炼铁原料，故d正确；
故答案为：abd；
（5）吸收塔中SO3如果用水吸收，发生反应：SO3+H2O═H2SO4，该反应为放热反应，放出的热量易导致酸雾形成，阻隔在三氧化硫和水之间，阻碍水对三氧化硫的吸收；而浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾，同时三氧化硫易溶于浓硫酸，所以工业上从吸收塔顶部喷洒浓硫酸作吸收液，最终得到“发烟”硫酸，H2SO4→H2SO4?xSO3
98 98+80x
98.3%15t 29.2t 解之得x=1；
故答案为：用水吸收三氧化硫易形成酸雾，吸收速度慢，不利于吸收 H2SO4?SO3．
点评：本题考查工业接触法制硫酸的原理，同时涉及到反应速率、转化率、反应的热效应、工业尾气的处理等内容，具有一定的综合性，需要一定的知识迁移能力，难度中等．化学方程式的反应条件容易忽略．
练习册系列答案
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