题目内容

2．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浓硫酸．
（1）在硫酸工业生产中，我国采用黄铁矿为原料生产SO2，反应的化学方程式为4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2，该反应在沸腾炉中进行（填设备名称）．
（2）为了有利于SO2转化为SO3，且能充分利用热能，采用了多层催化剂且有热交换器的接触室（填设备名称）中进行反应．在如图所示的装置中，C处流出的气体有SO3、SO2、O2；SO3进入吸收塔（填设备名称）用98.3%的H2SO4吸收，得到浓硫酸或发烟硫酸．
（3）实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件是400℃，1个标准大气压．
 压强/MPa
SO2转化率
温度/℃		 1个大气压 5个大气压 10个大气压 15个大气压
 400℃ 0.9961 0.9972 0.9984 0.9989
 500℃ 0.9675 0.9767 0.9852 0.9894
 600℃ 0.8528 0.8897 0.9276 0.9468
（4）吸收塔排出的尾气中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2NH3•H2O+SO2=（NH4）2SO3+H2O．

分析 本题是利用黄铁矿燃烧工业制备硫酸的工业流程题，涉及沸腾炉里发生的反应，因为SO2的催化氧化是可逆反应且是放热反应，反应需在接触室里进行，利用热交换器给反应物预热，出来的是三种气体的混合气体，因SO3溶解于水放热，用浓硫酸吸收SO3可提高吸收效率，尾气可选择用氨水吸收，防止污染环境并变废为宝，据此分析解题；
（1）根据黄铁矿的主要成分为4FeS2，煅烧时与O2反应生成Fe2O3和SO2；黄铁矿煅烧的设备是沸腾炉；
（2）SO2转化为SO3在接触室中进行；根据SO2与O2的反应为可逆反应，所以C处流出的气体有：SO2、SO3、O2；为了防止酸雾的形成，用98.3%的H2SO4吸收SO3，吸收SO3的设备是吸收塔．
（3）根据SO2的转化率及生产成本来选择．
（4）根据SO2为酸性氧化物，与碱反应生成盐和水书写．

解答 解：（1）黄铁矿的主要成分为4FeS2，煅烧时与O2反应生成Fe2O3和SO2，化学方程式为：4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2；黄铁矿煅烧的设备是沸腾炉，故答案为：4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2；沸腾炉；
（2）SO2转化为SO3在接触室中进行；SO2与O2的反应为可逆反应，所以C处流出的气体有：SO2、SO3、O2；为了防止酸雾的形成，用98.3%的H2SO4吸收SO3，吸收SO3的设备是吸收塔，故答案为：接触室； SO3、SO2、O2；吸收塔；98.3%的H2SO4；
（3）因为SO2与O2的反应是放热反应，所以选择的温度为400℃，而1个标准大气压时SO2的转化率已经很大，再增大压强，SO2的转化率提高不大，但会增加生产成本，所以选择1个标准大气压，故答案为：400℃，1个标准大气压；
（4）SO2为酸性氧化物，与碱反应生成盐和水，化学方程式为：2NH3•H2O+SO2=（NH4）2SO3+H2O，故答案为：2NH3•H2O+SO2=（NH4）2SO3+H2O．

点评 本题考查了工业制硫酸的生成过程和反应特征，二氧化硫的催化氧化反应的条件选择，尾气吸收的方法判断，二氧化硫接触室催化氧化反应的平衡移动，题目难度中等．

练习册系列答案
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