Question

硫酸是工业生产中最为重要的产品之一，在化学工业的很多领域都要用到硫酸，如橡胶的硫化、表面活性剂“烷基苯硫酸钠”的合成，铅蓄电池的生产等．工业上生产硫酸的流程图如下：

请回答下列问题
（1）在硫酸工业生产中，我国采用黄铁矿为原料生产SO₂，已知1gFeS₂完全燃烧放出7.2kJ的热量FeS₂燃烧反应的热化学方程式

 

．
（2）为了有利于SO₂转化为SO₃，且能充分利用热能，采用在具有多层催化剂且又热交换的

 

（填仪器名称）中进行反应．在如图1所示的装置中，A处气体进入装置前需净化的原因是

 

．

（3）精制炉气（含有SO₂体积分数为7%、O₂为11%、N₂为82%）中SO₂平衡转化率与温度及压强关系如图2所示、在实际生产中，SO₂催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右（对应图中A点）：而没有选择SO₂转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是：

 

、

 

．
（4）已知：焙烧明矾的化学方程式4KAl（SO₄）2?12H₂O+3S═2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O．
焙烧711t明矾（M=474g/mol），若 SO₂的利用率为95%，可生产质量分数为98%的硫酸

 

t．（结果保留小数点后一位）
（5）除硫酸工业外，还有许多工业生产．下列相关的工业生产流程中正确的是

 

A．海水提溴：海水浓缩

氧气

热空气或

水蒸气

溴蒸气

碱液

吸收

酸化

蒸馏

液溴
B．海水提镁：海滩贝壳

煅烧

水

石灰水

海水

过滤

灼烧

MgO

熔化

电解

镁
C．工业制硝酸：空气

放电

NO₂

水

吸收

硝酸→尾气处理
D．工业合成氯：天然气

一定条件下

氢气

合成塔

过量氯气

NH₃、H₂、N₂

水冷

分离

氯．
（6）由吸收塔排出的尾气中有SO₂的含量如果超过500μL/L，就要加以处理后才能排出，处理方法之一是用氨水洗涤烟气脱硫，用方程式表示氨水洗涤吸收塔排除的尾气的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：工业制取硫酸

专题：元素及其化合物,化学应用

分析：（1）根据题目所给物质的量的多少结合热化学方程式的书写方法来回答；
（2）SO₂在接触室中转化为SO₃；
（3）从温度、压强对SO₂的转化率进行分析；
（4）根据明矾和硫酸的关系式进行计算；
（5）根据工业流程分析
（6）根据氨水与SO₂的化学方程式进行计算．

解答： 解：（1）反应的化学方程式为：4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，标出各物质的聚集状态；在反应中4 mol FeS₂的质量为m（FeS₂）=4 mol×120 g?mol^-1=480 g，放热Q=480 g×7.2kJ/g=3456 kJ，对应的热化学方程式为：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3456 kJ?mol^-1，
故答案为：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3456 kJ?mol^-1；
（2）SO₂在接触室中转化为SO₃；A处原料气需要净化再进入装置，可以防止催化剂中毒，减少水蒸气对设备的影响；
故答案为：接触室；防止催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响；
（3）由图2可知，不选B点，压强越大对设备的投资越大，消耗的动能大；SO₂的转化率在1个大气压时，已经很高了，再提高压强SO₂的转化率提高不大；不选C点，因为C点温度低，SO2的转化率虽然很高，但是催化剂的催化效率降低，450℃时催化剂的催化效率最高，所以选择A点，不选择C点；
故答案为：不选B点，压强越大对设备的投资越大，消耗的动能大；SO₂的转化率在1个大气压时，已经很高了，再提高压强SO₂的转化率提高不大；不选C点，因为C点温度低，SO2的转化率虽然很高，但是催化剂的催化效率降低，450℃时催化剂的催化效率最高，所以选择A点，不选择C点；
（4）设可生产质量分数为98%的硫酸xt，
根据关系式：4KAl（SO₄）₂?12H₂O→9SO₂→9H₂SO₄，
              4×474               9×98
               711t                x×95%÷98%，
x=320.6t；
故答案为：320.6；
 （5）A、用氯气置换溴离子使之成为单质溴，继而通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，使溴蒸汽和吸收剂二氧化硫发生作用转化成氢溴酸以达到富集的目的，也就是得到富集溴．然后，再氧化得到产品溴，过程中溴蒸气被碱吸收不存在溴单质，故A错误；
B、生产流程中酸化结晶得到氯化镁晶体，电解氯化镁得到镁，故B错误；
C、工业制硝酸，空气放电生成NO，故C错误；
D、工业合成氨的原料气是氢气和氮气，在合成塔中合成氨，液化分离出氨，故D正确；
故选D；
（6）氨水吸收SO₂生成硫酸铵和水，方程式为：2NH₃?H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O，故答案为：2NH₃?H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O．

点评：本题考查了热化学方程式书写方法，化工流程分析，尾气吸收，题目难度中等．