以黄铁矿(主要成分是FeS2)为原料生产硫酸的工艺流程图如下:(1)依据工艺流程图判断下列说法不正确的是DF．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．排出的矿渣可供炼铁D．使用催化剂能提高SO2的化学反应速率和转化率E．设备I生成的气体经净化的主要目的是防止催化剂中毒F．热交换器的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

6．

以黄铁矿（主要成分是FeS₂）为原料生产硫酸的工艺流程图如下：（1）依据工艺流程图判断下列说法不正确的是（选填序号字母）DF．
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．排出的矿渣可供炼铁
D．使用催化剂能提高SO₂的化学反应速率和转化率
E．设备I生成的气体经净化的主要目的是防止催化剂中毒
F．热交换器的目的是使SO₂的热量传递给SO₃，有利于SO₂的氧化和SO₃的吸收
（2）设备Ⅰ的名称为沸腾炉，燃烧黄铁矿的化学方程式为4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂．
（3）设备Ⅱ为接触室，采用常压而不采用高压的原因是常压时SO₂的转化率已经很高，采用高压对SO₂的转化率提高不多却会大大增加设备成本．在生产中，为提高催化剂效率采取的措施有净化气体、控制温度在400～500℃；增大催化剂与反应气体的接触面积等．
（4）设备Ⅲ为吸收塔，从顶部喷淋98.3%的硫酸吸收SO₃，得到发烟硫酸（或浓硫酸），不用水吸收SO₃是为了避免产生酸雾降低吸收效率．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，有利于SO₃的吸收．
（5）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SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-．

分析根据以黄铁矿（主要成分是FeS₂）为原料生产硫酸的工艺流程图可知：
第一步：SO₂的制取．主要原料是黄铁矿和空气，在高温下煅烧，使硫元素转变成SO₂气体，反应方程式为：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，设备为沸腾炉．黄铁矿需要粉碎，以增大和空气的接触面；
第二步：SO₃的制取．从沸腾炉中出来的气体需经过净化、除尘，以防止催化剂中毒，进入接触室在催化剂作用下SO₂和O₂反应生成SO₃，设备为接触室，同时涉及热量的交换、催化剂的作用、平衡的移动等问题；
第三步：硫酸的生成．从接触室中出来的气体进入吸收塔，为避免酸雾形成需用浓H₂SO₄吸收，以此解答（1）（2）；
（3）常压时SO₂的转化率已经很高，采用高压增加设备成本；提高催化剂效率可以净化气体、控制温度、增大催化剂接触面积；
（4）在吸收塔中用水吸收三氧化硫，反应放热易形成酸雾阻止对三氧化硫的吸收；浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾，同时三氧化硫易溶于浓硫酸，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；
（5）二氧化硫吸收溴单质利用的是二氧化硫的还原性和溴单质的氧化性，根据氧化还原反应书写离子方程式．

解答解：（1）A．在沸腾炉中，原料黄铁矿是固体、空气是气体，为了加快反应速率，所以要将黄铁矿粉碎，增大接触面，提高反应速率，故A正确；
B、转化率=已转化的原料的量/原料的总量×100%，接触室中反应2SO₂+O₂$?_{△}^{催化剂}$2SO₃，为可逆反应，采用空气过量目的是增大氧气浓度，促使平衡正向移动，导致SO₂更多的转化成SO₃，所以SO₂转化率提高，故B正确；
C．沸腾炉排出的矿渣为F₂O₃，F₂O₃可供炼铁，故C正确；
D．催化剂只能改变反应速率，不能影响转化率，故D错误；
E．设备I生成的气体经净化的主要目的是防止催化剂中毒，故E正确；
F．热交换器的目的是使SO₂的热量传递给SO₃，有利于SO₂的氧化，但不利于SO₃的吸收，故F错误；
故答案为：DF；
（2）设备Ⅰ的名称为沸腾炉，反应方程式为：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案为：沸腾炉；4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；
（3）采用常压而不采用高压的原因是常压时SO₂的转化率已经很高，采用高压对SO₂的转化率提高不多，却会大大增加设备成本；在生产中，为提高催化剂效率采取的措施有通过净化气体、控制温度在400～500℃、增大催化剂与反应气体的接触面积可以提高催化剂效率；
故答案为：常压时SO₂的转化率已经很高，采用高压对SO₂的转化率提高不多却会大大增加设备成本；净化气体、控制温度在400～500℃；增大催化剂与反应气体的接触面积等；
（4）吸收塔中SO₃如果用水吸收，发生反应：SO₃+H₂O═H₂SO₄，该反应为放热反应，放出的热量易导致酸雾形成，阻隔在三氧化硫和水之间，阻碍水对三氧化硫的吸收；而浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾，同时三氧化硫易溶于浓硫酸，所以工业上从吸收塔顶部喷洒98.3%的硫酸作吸收液，最终得到“发烟”硫酸；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：98.3%的硫酸；发烟硫酸（或浓硫酸）；避免产生酸雾降低吸收效率；增加SO₃与浓硫酸的接触面，有利于SO₃的吸收；
（5）SO₂吸收Br₂的反应中二氧化硫被氧化为硫酸，溴单质被还原为溴化氢，离子方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-．

点评本题考查了工业制硫酸，题目难度中等，需要学生细读生产工艺图中各物质的变化进行解答，把握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，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的灵活应用能力．

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16．在强酸性溶液中，下列各组离子能够大量共存的是（　　）

	A．	Fe²⁺、Ca²⁺、Cl^-、NO₃^-		B．	Na⁺、AlO₂^-、Cl^-、SO₄^2-
	C．	K⁺、Ba²⁺、Cl^-、NO₃^-		D．	Fe³⁺、Al³⁺、Cl^-、SCN^-

17．

A、B、C、D、E五种溶液分别是NaOH、NH₃•H₂O、CH₃COOH、HCl、H₂SO₄中的一种．常温下进行下列实验：
①将1L pH=3的A溶液分别与pH=12的B溶液x L、pH=12的D溶液y L恰好完全反应，x、y大小关系为：x＜y；
②浓度均为0.1mol•L^-1A 和E溶液，pH：A＜E；
③浓度均为0.1mol•L^-1C 与D溶液等体积混合，溶液呈酸性．
回答下列问题：
（1）A 溶液是HCl溶液，D 溶液是NaOH溶液
（2）用水稀释0.1mol•L^-1B溶液时，溶液中随着水量的增加而减小的是①②（填写序号）．
①$\frac{c（B）}{c（O{H}^{-}）}$    ②$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$   ③c（H⁺）和c（OH^-）的乘积     ④OH^-的物质的量
（3）OH^-浓度相同的等体积的两份溶液A和E，分别与锌粉反应，若最后仅有一份溶液中存在锌粉，且放出氢气的质量相同，则下列说法正确的是③④⑤（填写序号）
①反应所需要的时间E＞A            ②开始反应时的速率A＞E
③参加反应的锌粉物质的量A=E      ④反应过程的平均速率E＞A
⑤A溶液里有锌粉剩余               ⑥E溶液里有锌粉剩余
（4）将等体积、物质的量浓度之比为1：2 的溶液A和D溶液混合后，升高温度（溶质不会分解）溶液pH随温度变化如图中的②曲线（填写序号）．

14．下列溶液中有关微粒的物质的量浓度关系正确的是（　　）

	A．	NaHSO₃和NaHCO₃的中性混合溶液中（S和C均用R表示）：c（Na⁺）=c（HRO₃^-）+2c（RO₃^2-）
	B．	常温下将醋酸钠、盐酸两溶液混合后，溶液呈中性，则混合后溶液中：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（CH₃COOH）
	C．	常温下物质的量浓度相等的①（NH₄）₂CO₃、②（NH₄）₂SO₄、③（NH₄）₂Fe（SO₄）₂三种溶液中c（NH₄⁺）：①＜③＜②
	D．	等体积等物质的量浓度的NaClO（aq）与NaCl（aq）中离子总数多少：N_前＞N_后

1．常温下，往H₂O₂溶液中滴加少量FeSO₄溶液，可发生如下两个反应：
（1）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O （2）2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺
下列说法不正确的是（　　）

	A．	（1）中H₂O₂的氧化性比Fe³⁺强，其还原性比Fe²⁺弱
	B．	在反应过程中，溶液的H⁺浓度不变
	C．	在反应过程中，Fe²⁺和Fe³⁺的总量保持不变
	D．	H₂O₂生产过程要严格避免混入Fe²⁺

11．氢气还原氧化铜：CuO+H₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，在该反应中（　　）

	A．	CuO做氧化剂		B．	Cu做还原剂
	C．	铜是氧化产物		D．	铜元素化合剂升高

18．下列溶液中各微粒的浓度关系正确的是（　　）

	A．	0.1 mol•L^-1 NaHCO₃溶液中：[Na⁺]+[H⁺]═[HCO₃^-]+2[CO₃^2-]+[OH^-]
	B．	0.1 mol•L^-1Na₂S溶液中：2[Na⁺]═[S^2-]+[HS^-]+[H₂S]
	C．	0.1 mol•L^-1 NaHSO₄溶液中：[Na⁺]＞[SO₄^2-]＞[H⁺]＞[OH^-]
	D．	等体积、等物质的量浓度的乙酸溶液和氢氧化钠溶液混合后：[Na⁺]=[CH₃COO^-]＞[H⁺]=[OH^-]

15．写出CH₄与Cl₂在光照条件下的反应：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl、CH₃Cl+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₂Cl₂+HCl、CH₂Cl₂+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CHCl₃+HCl、CHCl₃+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CCl₄+HCl．

20．

某学生实验小组用50mL0.50mol•L^-1的盐酸与50mL0.50mol•L^-1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应反应热的测定
（1）图中装置缺少的一种仪器，该仪器名称为环形玻璃搅拌棒．
（2）将反应混合液的最高温度记为反应的终止温度．
（3）下列说法正确的是A．
A．小烧杯内残留有水，会使测得的反应热数值偏小
B．可用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液进行实验
C．烧杯间填满碎纸条的作用是固定小烧杯
D．酸、碱混合时，应把量筒中的溶液缓缓倒入烧杯的溶液中，以防液体外溅．

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