题目内容
11．青岛精细化工厂生产发烟硫酸和硫酸的流程如图所示．已知：②⑤装置为接触室．
（1）设备①的名称为沸腾炉；在此处投入黄铁矿原料，发生反应的化学方程式为4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2FeO3+8SO2．
（2）气体在进入②之前一定要进行净化处理，原因为防止催化剂中毒．为提高三氧化硫的产率，该处应采取等温（填“等温”“绝热”或“加催化剂”）等措施．
（3）生产中，能够提高硫元素转化率的条件或措施有cd（填字母）．
a．矿石加入沸腾炉之前先粉碎 b．使用V2O5作催化剂
c．接触室中不使用很高的温度 d．净化后炉气中要有过量的空气
e．接触氧化在常压下进行 f．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3
（4）③处的气体混合物主要是氮气和三氧化硫．混合物气体通过吸收塔④后不立即通入⑤中的原因是混合气体中SO3含量较多，不利于SO2的催化氧化反应进行
（5）产品最后从a口流出，浓度可达120%～130%，此流程的优点是多次反应，多次吸收，提高原料的利用率．
（6）工业上用200t黄铁矿（含FeS2为75%），煅烧损失10%，SO2转化为SO3时的转化率为96%，SO3的吸收率为95%，可生产98%硫酸的质量为205.2t．
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）气体进入②接触室前必须对气体继续除尘、洗涤、干燥，防止催化剂中毒，影响催化氧化的效果；
二氧化硫在接触室中被氧化成三氧化硫，化学方程式为2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于提高三氧化硫的产率；
（3）化学平衡的适用范围是可逆反应，在工业接触法制硫酸2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3为可逆反应，化学平衡移动的条件有：浓度、温度、压强．催化剂V2O5的作用是提高反应速率，温度控制在450℃左右，是根据使催化剂的活性最强确定，压强采用常压．因此根据化学平衡移动原理来确定的条件只有浓度；
（4）通过吸收塔④后，混合气体中SO3含量较多，分析对2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3平衡移动的影响；
（5）产品最后从a口流出，浓度可达120%～130%，此流程的优点是多次反应，多次吸收，提高原料的利用率；
（6）根据反应的转化关系式计算，关系式为：FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO4．
解答 解：（1）设备①是硫铁矿与氧气在高温下煅烧反应在沸腾炉中进行，方程式为4FeS2+11O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2FeO3+8SO2，
故答案为：沸腾炉；4FeS2+11O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2FeO3+8SO2；
（2）以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行，即煅烧、催化氧化、吸收；其中二氧化硫的催化氧化在催化剂表面和空气中的氧气接触反应，若气体中含有杂质气体容易使催化剂中毒，所以煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥；二氧化硫在接触室中被氧化成三氧化硫，化学方程式为2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于提高三氧化硫的产率，因此应选择等温过程，
故答案为：防止催化剂中毒；等温；
（3）硫酸生产中，SO3的制取反应原理为：2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3，该反应为可逆反应，根据化学平衡原理为了提高SO2的转化率，通常采用增大O2浓度的方法来达到使SO2尽可能多的转化为SO3的目的．
a．矿石加入沸腾炉之前先粉碎，目的是为了增大黄铁矿与空气的接触面，加快4FeS2+11O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe2O3+8SO2 反应速率，而不是从2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3 反应中化学平衡角度考虑，故a不正确；
b．使用V2O5作催化剂，催化2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3 反应，只能加快该反应的速率，不能使平衡移动，故b不正确；
c．接触室中催化转化器使用适宜的温度，目的是使催化剂活性最强，使反应速率最快，而实际上升高温度，会促使2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3 平衡向吸热方向移动，即逆向移动，不利于提高SO2的转化率，所以接触室中不使用很高的温度，故c正确；
d．从沸腾炉中出来的气体成分为SO2、O2、N2，经过净化后，进入接触室，炉气中要有过量的空气，即增大O2浓度，会促使2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3 平衡正向移动，有利于提高SO2的转化率，故d正确；
e．接触室中：2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3，增大压强促使平衡正向移动（即气体总体积减小的方向），减小压强促使平衡逆向移动（即气体总体积增大的方向）．在常压下，不利于平衡正向移动，不利于提高SO2的转化率．对于该化学平衡，压强的增大，促使平衡正向移动，效果并不明显，所以工业上直接采用常压条件，而不采用高压条件，故e不正确；
f．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3，主要目的是防止产生酸雾，阻碍SO3的吸收，与化学平衡移动原理无关，故f不正确；
故答案为：cd；
（4）通过吸收塔④后，混合气体中SO3含量较多，由2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3可知，不利于平衡正向移动，
故答案为：混合气体中SO3含量较多，不利于SO2的催化氧化反应进行；
（5）产品最后从a口流出，浓度可达120%～130%，此流程的优点是多次反应，多次吸收，提高原料的利用率；
故答案为：多次反应，多次吸收，提高原料的利用率；
（6）设生产98%的H2SO4质量为x．
FeS2 ～～～～～～～～～～～～2H2SO4
120 2×98
200t×75%×（1-10%）×96%×95% 98%x
列比例式：$\frac{120}{200t×75%×（1-10%）×96%×95%}$=$\frac{2×98}{98%x}$；
解得 x=205.2 t，
故答案为：205.2t．
点评 本题考查了化学工业生产流程的分析、实验操作以及产物的判断和计算，综合性强，掌握工业制取硫酸的原理和流程是解题的关键，难度中等．
七星图书口算速算天天练系列答案
初中学业考试导与练系列答案
| A． | 若X、Y、Z分别为铁片、铜片、氯化铜溶液，开关K与a连接，则Y极上有气泡放出 | |
| B． | 若X、Y、Z分别为铁片、铜片、氯化铜溶液，开关K与a连接，则溶液中Cu2+向Y极移动 | |
| C． | 若X、Y、Z分别为石墨、石墨、氯化铜溶液，开关K与b连接，则溶液中Cu2+向Y极移动 | |
| D． | 若X、Y、Z分别为石墨、石墨、氯化铜溶液，开关K与b连接，则 Y极上有黄绿色气体生成 |
| A． | 44.80L | B． | 58.24L | C． | 80.64L | D． | 116.48L |
| A． | S+O2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ SO2 | B． | 4FeS2+11O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe2O3+8SO2 | ||
| C． | 2SO2+O2 $?_{加热}^{催化剂}$ 2SO3 | D． | SO3+H2O=H2SO4 |
| A． | 用明矾净化水 | |
| B． | 用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果 | |
| C． | 用装有硅胶的透气小袋防潮 | |
| D． | 屠呦呦用乙醚从中药中萃取青蒿素 |
）．
；
．
与O2反应的化学方程式2CH3CH2OH+O2$→_{△}^{Cu}$2CH3CHO+2H2O．
．
．
生成中间体N，N与
合成工程塑料M（
），则由N合成M的聚合反应方程式为n
+n| A． | 22.4L O2的分子数约为NA | |
| B． | 标准状况下，11.2L H2O的分子数约为0.5NA | |
| C． | 1 L 1mol/L的NaOH溶液中Na+的数目为NA | |
| D． | 0.1mol铁与足量的盐酸完全反应，铁失去的电子数为0.1NA |
| A． | 二氧化硅和氢氧化钠的熔化 | B． | 碘和干冰的升华 | ||
| C． | 氯化氢和氯化钠的溶解 | D． | 汞和硫的气化 |