Question

硫酸是重要的工业三酸之一．硫酸的产量和用量与一个国家的化学工业水平有着非常密切的关系．在硫酸工业生产中，往往涉及化学反应原理、原料、能源、设备、工艺流程、环保、经济效益等许多问题．根据硫酸的工业生产原理，其生产过程如图所示：

请回答下列问题：
（1）写出催化反应室中将SO₂氧化成SO₃的化学方程式

 

．
（2）早期生产中，SO₂的制取以黄铁矿为原料．近些年来，很多国家已经限制以黄铁矿为原料制硫酸，其主要原因是

 

．
（3）在以上图示的某一生产过程中，利用了热交换的原理．请你运用反应速率和化学平衡原理，从节约能源、降低生产成本、提高原料转化率的角度加以解释

 

．
（4）吸收塔排除的烟气中含有危害环境的SO₂，生产中常用烧碱溶液吸收处理．若用10.0L A 5.00mol?L^-1烧碱溶液完全吸收20.0m³（标准状况）尾气中的SO₂后，所得溶液中含有NaHSO₃和Na₂SO₃的物质的量比为1：2，则尾气中SO₂的体积分数为

 

．
（5）农用磷肥过磷酸钙[主要成份：CaSO₄和Ca（H₂PO₄）₂]，常用磷矿石[主要成份：Ca₃（PO₄）₂]和浓硫酸共热制取．用10.0t 98%的浓硫酸与足量的磷矿石作用，理论上可得过磷酸钙

 

t．

Answer 1

考点：工业制取硫酸

专题：元素及其化合物

分析：（1）SO₂氧化成SO₃；
（2）很多国家已经限制以黄铁矿为原料制硫酸，因为废弃物太多，处理成本高；
（3）热交换的原理分析；
（4）根据NaHSO₃和Na₂SO₃的物质的量的关系进行计算；
（5）根据浓硫酸与足量的磷矿石反应的化学方程式进行计算．

解答： 解：（1）催化反应室中将SO₂氧化成SO₃的化学方程式为2SO₂+O₂

催化剂   .

高温高压

2SO₃，故答案为：2SO₂+O₂

催化剂   .

高温高压

2SO₃；
（2）近些年来，很多国家已经限制以黄铁矿为原料制硫酸，其主要原因是黄铁矿煅烧时产生氧化铁、不反应杂质、有害气体等众多废弃物，治理成本太高；
故答案为：废弃物太多，处理成本高；
（3）利用了热交换的原理，反应产生的热量预热原料气（SO₂和O₂），能加快反应速率，节约能源；同时降低反应后混合物的温度，有利于化学平衡向正反应方向移动，提高原料转化率；
故答案为：热交换利用反应产生的热量预热原料气（SO₂和O₂），加快反应速率，节约能源；同时降低反应后混合物的温度，有利于化学平衡2SO₂+O₂

催化剂   .

高温高压

2SO₃向生成SO₃的方向移动，提高原料转化率；
（4）10.0L 5.00mol?L^-1烧碱溶液中，n（NaOH）=50mol，再根据NaHSO₃和Na₂SO₃的物质的量比为1：2，可知x+2x=50mol，x=

50

3

mol，含SO₂为2x=

100

3

mol，

100/3×22.4L

20.0×103L

×100%=3.36%；
故答案为：3.36%；
 （5）根据反应：Ca₃（PO₄）₂+2H₂SO₄=2CaSO₄+Ca（H₂PO₄）₂，
                          2×98       2×136+234
                       10.0t×98%         x

2×98

10.0t×98%

=

2×136+234

x

，x=25.3t；
故答案为：25.3．

点评：本题是一道综合性的考题，涉及化学反应速率、化学平衡常数、化学平衡的移动以及v-t图的知识，难度较大，综合性强．