Question

4．Ⅰ．目前，我国采用“接触法”制硫酸，设备如图所示：

（1）图中设备A的名称是沸腾炉，该设备中主要反应的化学方程式为4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂．
（2）下列有关接触法制硫酸的说法中，不正确的是DE
A．二氧化硫的接触氧化在接触室中发生
B．吸收塔中用浓度为98.3%的浓琉酸吸收三氧化硫
C．煅烧含硫48%的黄铁矿时，若FeS₂损失了2%，则S损失2%
D．B装置中反应的条件之一为较高温度，是为了提高S0₂的转化率
E．硫酸工业中在接触室安装热交换器是为了利用S0₃转化为H₂S0₄时放出的热量
Ⅱ．纯碱是一种重要的化工原料．制碱工业主要有“氨碱法”（索尔维法）和“联合制碱法”（侯氏制碱法）两种工艺．请按要求回答问题：
（3）CO₂是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”中的CO₂来源于合成氨厂．“氨碱法”中的CO₂来源于煅烧石灰石．
（4）氨碱法的原子利用率（原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比）为49.7%．
（5）写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（饱和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）依据接触法制硫酸的工业流程和设备反应分析判断；硫铁矿与氧气在高温下煅烧反应；
（2）A．依据接触法制硫酸的工业流程和三个设备反应分析判断；
B．依据三氧化硫吸收的方法是利用浓硫酸吸收，防止形成酸雾，阻止吸收分析判断；
C．根据S元素守恒，利用关系式计算；
D．二氧化硫生成三氧化硫的反应是放热的可逆反应，运用平衡移动的原理判断；
E．硫酸工业中在接触室安装热交换器是为了利用二氧化硫生成三氧化硫的反应是放热；
（3）氨碱法中CO₂的来源于合成氨工业的废气，联合制碱法中CO₂来源于石灰石煅烧；
（4）根据根据“联合制碱法”的反应方程式计算；
（5）联合制碱法：以食盐、氨和二氧化碳（其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气）为原料来制取碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解生成纯碱．

解答 解：（1）A设备是硫铁矿与氧气在高温下煅烧反应在沸腾炉中进行，反应的方程式为：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案为：沸腾炉；4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）A．依据接触法制硫酸的工业流程和三个设备分析判断，二氧化硫的接触氧化是在接触室中发生的，故A正确；
B．设备C中用98.3%的H₂SO₄来吸收SO₃的原因是，用水吸收易形成酸雾阻止三氧化硫的吸收，故B正确；
C．根据S元素守恒，利用关系式可知，
设黄铁矿m克，含硫为48%m克，含FeS₂为$\frac{120}{64}$×48%m克，据比例关系：
                FeS₂------------------2S
              $\frac{120}{64}$×48%m×（1-2%）    48%m×98%
则S损失为：$\frac{48%m-48%m×98%}{48%m}$×100%=2%，故C正确；
D．二氧化硫生成三氧化硫的反应是放热的可逆反应，升高温度平衡向吸热方向移动，降低SO₂的转化率，故D错误；
E．硫酸工业中在接触室安装热交换器是为了利用二氧化硫生成三氧化硫的反应是放热，而不是利用SO₃转化为H₂SO₄时放的热量，故E错误；
故答案为：DE；
（3）CO₂是制碱工业的重要原料，氨碱法中CO₂的来源于合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气，联合制碱法中CO₂来源于高温煅烧石灰石的产物，
故答案为：合成氨厂；煅烧石灰石；
（4）氨碱法的原理为：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（饱和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl，2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，总反应为：2NH₃+CO₂+H₂O+2NaCl_（饱和）=Na₂CO₃+2NH₄Cl
原子利用率=$\frac{106}{17×2+44+18+58.5×2}$×100%=$\frac{106}{213}$×100%≈49.7%，
故答案为：49.7%；
（5）联合制碱法是在氨的饱和NaCl溶液中二氧化碳气体，反应生成碳酸氢钠，解热碳酸氢钠即可制备碳酸钠，反应的有关方程式为NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（饱和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案为：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（饱和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．

点评 本题考查了工业制硫酸、联合制碱法原理，题目难度中等，明确发生反应原理为解答关键，注意掌握工业制硫酸、联合制碱法的原理、设备等知识，试题培养了学生的灵活应用能力．