题目内容

12.印尼火山喷发不仅带来壮观的美景,还给附近的居民带来物质财富,有许多居民冒着生命危险在底部的火山口收集纯硫磺块来赚取丰厚收入.硫磺可用于生产化工原料硫酸.某工厂用图所示的工艺流程生产硫酸:
请回答下列问题:
(1)为充分利用反应放出的热量,接触室中应安装热交换器(填设备名称).吸收塔中填充有许多瓷管,其作用是增加SO3与浓硫酸的接触面积,有利于SO3的吸收.
(2)为使硫磺充分燃烧,经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%,为提高SO2转化率,经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍,则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为1.2:1(或6:5).假设接触室中SO2的转化率为95%,b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为0.41%(空气中氧气的体积分数按0.2计),该尾气的处理方法是用氨水吸收.
(3)与以硫铁矿为原料的生产工艺相比,该工艺的特点是AC(可多选).
A.耗氧量减少  B.二氧化硫的转化率提高
C.产生的废渣减少      D.不需要使用催化剂
(4)硫酸的用途非常广,可应用于下列哪些方面BCD.
A.橡胶的硫化      B.表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C.铅蓄电池的生产  D.过磷酸钙的制备
(5)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一.在燃煤中加入适量的石灰石,可有效减少煤燃烧时SO2的排放,请写出此脱硫过程中反应的化学方程式CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑;2SO2+2CaO+O2=2CaSO4(或2SO2+2CaCO3+O2=2CaSO4+2CO2).

分析 (1)SO2与O2的反应为放热反应,为了充分利用能量,应安装热交换器;吸收塔中填充许多瓷管,增大三氧化硫与浓硫酸的接触面,有利于三氧化硫的吸收.
(2)充分利用能量,应安装热交换器,吸引塔中填充许多瓷管,增大三氧化硫与浓硫酸的接触面;假设SO2的体积为x,经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%,则流量计1中通入氧气的体积为1.5x,经流量计2的氧气量为接触室中SO2完全氧化时理论需氧量的2.5倍,则流量计2中通入氧气的体积为2.5×0.5x=1.25x,据此分析解答;
(3)A、硫铁矿中铁的氧化需要消耗O2;
B、原料选择与SO2的转化率无关;
C、用硫铁矿为原料产生的废渣较多,但废气量相同;
D、用SO2制取SO3的过程中都需要使用催化剂;
(4)A、橡胶硫化所用到的为单质硫;
B、烷基苯磺酸钠中含有磺酸基,制取过程中需要发生磺化反应;
C、铅蓄电池中需要用到硫酸和硫酸铅;
D、过磷酸钙的制取过程中需要浓硫酸和磷矿石;
(5)CaCO3高温分解生成CO2和CaO,SO2为酸性氧化物,可以和碱性氧化物CaO反应生成CaSO3,而CaSO3易被氧化为CaSO4.

解答 解:(1)SO2与O2的反应为放热反应,为了充分利用能量,应安装热交换器;吸收塔中填充许多瓷管,增大三氧化硫与浓硫酸的接触面,有利于三氧化硫的吸收,
故答案为:热交换器;使浓H2SO4与SO3充分接触;
(2)燃烧室中的反应为S+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO2,假设SO2的体积为x,则流量计1中通入氧气的体积为1.5x,接触室中的反应为2SO2+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3,则流量计2中通入氧气的体积为1.25x;流量计1中通入空气的体积为7.5x,流量计2中通入空气的体积为6.25x,故流经流量计1和流量计2的空气体积比应为7.5x:6.25x=6:5;燃烧室剩余空气6.5x,接触室剩余空气6.25x-x=5.775x,剩余SO2为0.05x,故b管尾气中SO2的体积分数为0.41%;SO2为酸性氧化物,可以用碱液(如氨水)吸收,
故答案为:6:5;0.41%; 用氨水吸收;
(3)硫铁矿中铁的氧化需要消耗O2,A项正确;原料选择与SO2的转化率无关,B项错误;用硫铁矿为原料产生的废渣较多,但废气量相同,C项错误;用SO2制取SO3的过程中都需要使用催化剂,D项错误,
故选:A;
(4)橡胶硫化所用到的为单质硫,A项错误;烷基苯磺酸钠中含有磺酸基,制取过程中需要发生磺化反应,B项正确;铅蓄电池中需要用到硫酸和硫酸铅,C项正确;过磷酸钙的制取过程中需要浓硫酸和磷矿石,D项正确,
故选:BCD;
(5)CaCO3高温分解生成CO2和CaO,SO2为酸性氧化物,可以和碱性氧化物CaO反应生成CaSO3,而CaSO3易被氧化为CaSO4,所以发生反应的化学方程式为:CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑ SO2+CaO═CaSO3 2CaSO3+O2═2CaSO4,
故答案为:CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑、SO2+CaO═CaSO3、2CaSO3+O2═2CaSO4.

点评 本题是对化学与技术及工业生产的考查,需要学生细读生产工艺图中各物质的变化进行解答,把握氨碱法、制备浓硫酸的工艺流程及设备的作用、发生的化学反应为解答的关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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3.工业上为了测定辉铜矿(主要成分是Cu2S)中Cu2S的质量分数,设计了如图装置.实验时按如下步骤操作:
A.连接全部仪器,使其成为如图装置,并检查装置的气密性.
B.称取研细的辉铜矿样品1.000g.
C.将称量好的样品小心地放入硬质玻璃管中.
D.以每分钟1L的速率鼓入空气.
E.将硬质玻璃管中的辉铜矿样品加热到一定温度,发生反应为:Cu2S+O2═SO2+2Cu.
F.移取25.00ml含SO2的水溶液于250ml锥形瓶中,用0.0100mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点.按上述操作方法重复滴定2-3次.

试回答下列问题:
(1)装置①的作用是除去空气中可能含有的SO2等气体;装置②的作用是干燥气体.
(2)假定辉铜矿中的硫全部转化为SO2,并且全部被水吸收,则操作F中所发生反应的化学方程式为2KMnO4+5H2SO3=2MnSO4+K2SO4+2H2SO4+3H2O;
(3)若操作F的滴定结果如表所示,则辉铜矿样品中Cu2S的质量分数是80%.
滴定
次数
待测溶液的
体积/mL
标准溶液的体积
滴定前刻度/mL滴定后刻度/mL
125.001.0421.03
225.001.9821.99
325.003.2021.24
(4)本方案设计中有一个明显的缺陷影响了测定结果(不属于操作失误),你认为是(写一种即可):在KMnO4滴定前,未反应完的O2与空气中的O2也可将H2SO3氧化,造成测定结果偏低.
(5)已知在常温下FeS 的Ksp=6.25×10-18,H2S 饱和溶液中c(H+)与c(S${\;}_{2}^{-}$)之间存在如下关系:c2(H+)•c(S2-)=1.0×10-22.在该温度下,将适量 FeS 投入硫化氢饱和溶液中,欲使溶液中(Fe2+)为 lmol/L,应调节溶液的c(H+)为4×10-3mol/L.
(6)某人设想以如图所示装置用电化学原理生产硫酸,写出通入SO2的电极的电极反应式SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+.
7.洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,主要以碘化物形式存在.有一化学课外小组用海带为原料制取少量碘单质,他们将海带灼烧成灰,用水浸泡一段时间(以让碘化物充分溶解在水中),得到海带灰悬浊液,然后按图1实验流程提取单质碘:

(提示:Cl2和I-可发生置换反应)
(1)灼烧海带时需要用到的玻璃仪器是F(从下列仪器中选出所需的仪器,用标号字母填写在空白处).
A.坩埚  B.烧杯  C.坩埚钳  D.三脚架  E.泥三角  F.酒精灯
(2)过程②中充入足量Cl2的目的是将I-完全氧化为I2,
反应的离子方程式为2I-+Cl2═I2+2Cl-.
(3)操作③中所用的有机试剂可以是CCl4(或苯)(只填一种).
(4)操作过程③可以分解为如下几步:
A.把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中;
B.把50mL碘水和15mL有机溶剂(你所选)加入分液漏斗中,盖好玻璃塞;
C.检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液;
D.倒转漏斗用力振荡,不时旋开活塞放气,后关闭活塞,把分液漏斗放正;
E.旋开活塞,用烧杯接收溶液;
F.从分液漏斗上口倒出上层液体;
G.将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽与漏斗上口的小孔对准;
H.静置、分层.
a.上述操作步骤排序:CBDAHGEF
b.G步操作的目的是保持分液漏斗内外压力平衡,使液体易于流下;
c.最后碘的有机溶液是通过漏斗下口获得(填“漏斗上口”或“漏斗下口”).
(5)若要检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘,可取样加入淀粉溶液,观察颜色变化.
(6)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶液,还需要经过蒸馏,观察如图2所示实验装置,指出其错误有三处.
(7)进行上述蒸馏操作时,使用水浴的优点是受热均匀,易控制温度.

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