以黄铁矿为原料生产硫酸.生产过程中吸收塔排出的尾气先用氨水吸收.再用浓硫酸处理.得到较高浓度的SO2和铵盐.(1)SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用.也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2.SO2吸收Br2的离子方程式是 .(2)为测定该铵盐中氮元素的质量分数.将不同质量的铵盐分别加入100. 00 mL相同浓度的NaOH溶液中.沸� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

以黄铁矿为原料生产硫酸，生产过程中吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO₂和铵盐。
(1)SO₂既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br₂。SO₂吸收
Br₂的离子方程式是____________________。
(2)为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入100. 00 mL相同浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出（此温度下铵盐不分解）。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。（部分测定结果如下表）

计算（要求写出过程）：
①所用NaOH溶液的物质的量浓度。
②该铵盐中氮元素的质量分数是多少？

(1)SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-

(2)①由12.00 g和24.00 g时浓硫酸增加的质量相同，说明铵盐有酸式盐存在，设氢氧化钠的物质的量浓度为c mol/L，12.00 g铵盐中有x mol的(NH₄)₂SO₄和ymol的NH₄HSO₄，则132x+115y =12.00 ①
12.00 g时铵盐不足，由N守恒知n(NH₃) =2x +y，24. 00 g时铵盐已经过量，(NH₄)₂SO₄为2x mol，
NH₄HSO₄为2y mol，则氢氧化钠先和HSO₄^-反应，

由于12.00 g和24.00 g铵盐产生的氨气一样多，n(NH₃)=2x+y=100c×l0^-3-2y ②
36.00 g时铵盐过量，(NH₄)₂SO₄为 3x mol, NH₄HSO₄为3y mol,则n(NH₃) =

mol = 0. 06 mol 。

所以100c×10^-3-3y =0.06 ③
联立①②③解得x=0.03,y=0.07,c=2.7。
②氮的质量百分含量=(2x+y)×

×100% =(0.06+0. 07)×

×100% = 15.17% 。

练习册系列答案

A．CaO B．Na₂C0₃ C．NH₄N0₃ D．P₂0₅
Ⅱ以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下：

请回答下列问题：
（1）在炉气制造中，生成S0₂的化学方程式为

4FeS₂+11O₂

高温

4Fe₂O₃+8SO₂

4FeS₂+11O₂

高温

4Fe₂O₃+8SO₂

；
（2）炉气精制的作用是将含S0₂的炉气

除尘、

、

水洗

及干燥，如果炉气不经过精制，对S0₂催化氧化的影响是

砷、硒等化合物会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响

．
（3）精制炉气（含SO₂体积分数为7%、O₂为ll%、N₂为82%）中S0₂平衡转化率与温度及压强关系如下图所示．在实际生产中，S0₂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S0₂转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是

不选B点，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO₂的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO₂的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压

、

不选C点，因为温度越低，SO₂的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故选择A点，而不选择C点．

；

（4）在S0₂催化氧化设备中设置热交换器的目的是

利用反应放出的热量预热原料气体

、

上层反应气经热交换器温度降到400～500℃进入下层使反应更加完全

，从而充分利用能源．

以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

(1)请写出沸腾炉中黄铁矿燃烧的化学方程式：________________．

(2)接触室中2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，反应过程的能量变化如图所示．已知1 mol　SO₂(g)氧化为1 mol　SO₃(g)的ΔH＝－99 kJ·mol^－1．请回答下列问题：

①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

②反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝________，升高温度，K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)；图中△H＝________KJ·mol^－1．

③图中C点表示________，E的大小对该反应的反应热________(填“有”或“无”)影响．该反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅会使图中B点________(填“升高”或“降低”)．

④如果反应速率v(SO₂)为0.05 mol·L^－1·min^－1，则v(O₂)＝________mol·L^－1·min^－1；

⑤已知单质硫的燃烧热为－296 KJ·mol^－1，计算由S(s)生成3 mol　SO₃(g)的△H＝________．

(3)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO₂和铵盐．SO₂既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br₂．SO₂吸收Br₂的离子方程式是________________．

以黄铁矿为原料生产硫酸，根据下列方程式：

（1）FeS₂（s）+11/4O₂（g）====1/2Fe₂O₃（s）+2SO₂（g）；ΔH=－835 kJ·mol^－¹

（2）SO₂（g）+1/2O₂（g）====SO₃（g）；ΔH=－98.3 kJ·mol^－¹

（3）SO₃（g）+H₂O（l）====H₂SO₄（l）；ΔH=－130.3 kJ·mol^－¹

计算将1.0 mol FeS₂中的硫全部转化为H₂SO₄，理论上可产生多少热量？

工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行，即在沸腾炉中煅烧黄铁矿、SO₂的催化氧化及其SO₃的吸收。请回答下列几个有关硫酸工业中的几个问题。

（1）生产硫酸最古老的方法是以绿矾为原料，在蒸馏釜中煅烧。反应的化学方程式为：2FeSO₄·7H₂O Fe₂O₃ + SO₂↑+ SO₃↑+ 14H₂O。其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝便得到硫酸。用如图所示装置模拟用绿矾制硫酸的实验，并检验生成的硫酸和二氧化硫（加热装置已略去）。其中b为干燥的试管。下列关于该反应说法正确的是( )

A．若将反应后的三种气体通入BaCl₂溶液中，产生的沉淀为BaSO₃、BaSO₄

B．b中产物用紫色石蕊试液即可检验出其中H⁺和SO₄²^—

C．为检验反应的另一种生成物，试管c中应加入的试剂为NaOH溶液

D．b中所得到的硫酸的质量分数为29.5%

(2)从沸腾炉中出来的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入接触室，其主要目的是__________。

(3)接触室中热交换器是实现冷热交换的装置。化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的，如气、液热交换时通常使用的仪器是______________。

(4)接触室中主要反应是SO₂的催化氧化，在生成硫酸的过程中，钒触媒(V₂O₅)所以能加快二氧化硫氧化的速度，除了具有吸附作用外，有人认为反应过程中还产生了一连串的中间体(如图)。c步的化学方程式可表示为_______________________。

(5) 工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N₂、O₂外，还含有SO₂、微量的SO₃和酸雾。为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，应尽可能将尾气中的SO₂转化为有用的副产品。将尾气通入粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液中，经过一系列处理后得到一种相对分子质量为172的化工原料J。试写出J的化学式_________。

[三选一选修2：化学与技术]
以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

(1)沸腾炉中反应的化学方程式为______，该反应中氧化产物是______，在上述流程图E用线段表示出接触室两个出口出来的与制备反应有关的气体成分及去向。
(2)依据工艺流程图判断下列说法错误的是___________。
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．从沸腾炉出来的SO₂需要净化，其目的是防止催化剂“中毒”
(3)硫酸工业是一种易造成多种形式环境污染的工业，但若处置得当，不仅可防止污染的发生，而且能变废为宝。请你提出一种对尾气进行无害化处理的方案（用方程式表示）________；对矿渣的合理利用方法是_________；对沸腾炉中余热的利用方法是__________________________ .
(4)某工厂用500t含硫48%的黄铁矿制备硫酸，若在沸腾炉中有2%的FeS₂损失，在接触室中SO₃的产率为96%，则可得到98%的浓硫酸的质量是______________。
a.705.6t    b.720 t c.734.7 t    d.750 t

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