Question

12．煤是重要的化工原料，煤的脱硫可减少环境的污染，利用煤矸石中的硫铁矿（主要成分为FeS₂）和烟道脱硫得到的硫酸盐生产硫酸的工艺流程如图所示．
回答下列问题：
（1）硫铁矿和硫酸盐燃烧的装置M的名称为沸腾炉．
（2）炉气净化过程包括除尘（防止堵塞管道）、洗涤（除去有害物质，防止在转化器中使催化剂中毒）和干燥，干燥的目的是防止硫的氧化物与水反应生成酸雨腐蚀设备．
（3）转化器中的催化剂是V₂O₃，而反应条件选择400～500℃和常压的原因是400～500℃时催化剂的活性最大，常压下二氧化硫的转化率已经很高，再增加压强，会提高设备成本．已知每生成1molSO₂（g），释放148.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-297kJ/mol，该反应过程中通入稍过量O₂的目的是提高二氧化硫的转化率．
（4）实验生产中常采用两次转化，其目的是提高原料利用率，流程中可循环利用的物质是SO₂和O₂．
（5）该方法合成硫酸的优点是变废为宝，减少环境污染；按目前技术水平生产硫酸的流程中，反应热的利用约为$\frac{3}{5}$，试提出利用富余反应热的方法：利用余热发电．

Answer 1

分析 硫铁矿和硫酸盐燃烧生成二氧化硫，二氧化硫与氧气在转化器中反应生成三氧化硫，三氧化硫吸收生成硫酸．
（1）硫铁矿和硫酸盐在沸腾炉中燃烧；
（2）硫的氧化物与水反应生成酸性物质；
（3）400～500℃时催化剂的活性最大，常压下二氧化硫的转化率已经很高；每生成1molSO₂（g），释放148.5kJ热量，每生成2molSO₂（g），释放297kJ热量，增大一种反应物的量可提高另一种反应物的转化率；
（4）两次转化可提高原料利用率，SO₂和O₂可循环利用；
（5）废气中的二氧化硫变废为宝，减少环境污染．

解答 解：（1）硫铁矿和硫酸盐在沸腾炉中燃烧，故答案为：沸腾炉；
（2）硫的氧化物与水反应生成酸性物质，腐蚀设备，故答案为：防止硫的氧化物与水反应生成酸雨腐蚀设备；
（3）400～500℃时催化剂的活性最大，常压下二氧化硫的转化率已经很高，再增加压强，会提高设备成本；每生成1molSO₂（g），释放148.5kJ热量，每生成2molSO₂（g），释放297kJ热量，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-297kJ/mol；增大一种反应物的量可提高另一种反应物的转化率，提高二氧化硫的转化率，故答案为：400～500℃时催化剂的活性最大，常压下二氧化硫的转化率已经很高，再增加压强，会提高设备成本；2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-297kJ/mol；提高二氧化硫的转化率；
（4）两次转化可提高原料利用率，SO₂和O₂可循环利用，故答案为：提高原料利用率；SO₂和O₂；
（5）废气中的二氧化硫变废为宝，减少环境污染，可利用余热发电或取暖，故答案为：变废为宝，减少环境污染；利用余热发电．

点评 本题考查环境污染及治理，为高频考点，侧重于化学与生活、生产、能源与环境的考查，有利于培养学生良好的科学素养，提高学习的积极性，难度不大，注意相关基础知识的积累．