以黄铁矿为原料.采用接触法生产硫酸的流程可简示如图1:请回答下列问题:(1)在炉气制造中.生成SO2的化学方程式为4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe2O3+8SO2,(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气除尘.水洗和干燥.如果炉气不经过精制.对SO2催化氧化的影响是砷.硒等化合物会使催化剂中毒.水蒸气� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

3．以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如图1：

请回答下列问题：
（1）在炉气制造中，生成SO₂的化学方程式为4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₂O₃+8SO₂；
（2）炉气精制的作用是将含SO₂的炉气除尘、水洗和干燥，如果炉气不经过精制，对SO₂催化氧化的影响是砷、硒等化合物会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响；
（3）精制炉气（含SO₂体积分数为7%、O₂为11%、N₂为82%）中SO₂平衡转化率与温度及压强关系如图2所示．在实际生产中，SO₂催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右（对应图中A点），而没有选择SO₂转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是不选择B点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动能大，SO₂原料的转化率已是97%左右，再提高压强，SO₂的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压、不选择C点，因为温度越低，SO₂转化率虽然更高，但催化作用受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故不选C点；
（4）在SO₂催化氧化设备中设置热交换器的目的是利用反应放出的热量预热原料气，上层反应气经热交换器温度降到400～500℃进入下层使反应更加完全，从而充分利用能源．
（5）以黄铁矿为原料，用接触法制硫酸．黄抶矿煅烧时FeS₂的利用率为90%，SO₂的转化率为95%，SO₂吸收为
H₂SO₄时的损耗率为2%．现有含70% FeS₂的黄铁矿1t，可生产98%的硫酸多少0.978t．

分析（1）黄铁矿的主要成分是FeS₂，在高温条件下与氧气反应：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₂O₃+8SO₂；
（2）在催化氧化时必须进行除尘、洗涤、干燥，以达到除去砷、硒等化合物的效果，这些物质会使催化剂中毒，并且水蒸气在高温下与铁反应，对设备和生产有不良影响；
（3）在反应2SO₂+O₂?2SO₃中，SO₂转化率较高，工业上一般不采用更高的压强，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO₂的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO₂的转化率提高的余地很小，本反应为放热反应，工业生产中不采取较低的温度，因为温度越低，SO₂的转化率虽然更高，但反应较慢，450℃时，催化剂的催化效率最高；
（4）SO₂催化氧化设备中设置热交换器可以充分利用反应放出的热；
（5）根据S元素守恒，可得关系式为：FeS₂～2SO₂～2SO₃～2H₂SO₄，把每一步的利用率、转化率、损失率都以FeS₂计算，设制得98%的硫酸xt，结合关系式计算．

解答解：（1）黄铁矿的主要成分是FeS₂，在高温条件下与氧气反应，其反应的化学方程式为：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₂O₃+8SO₂，
故答案为：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₂O₃+8SO₂；
（2）在催化氧化时必须进行除尘、洗涤、干燥，以达到除去砷、硒等化合物的效果，这些物质会使催化剂中毒，并且水蒸气在高温下与铁反应，对设备和生产有不良影响，
故答案为：除尘；水洗；砷、硒等化合物会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响；
（3）在反应2SO₂+O₂?2SO₃中，SO₂转化率较高，工业上一般不采用更高的压强，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO₂的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO₂的转化率提高的余地很小，本反应为放热反应，工业生产中不采取较低的温度，因为温度越低，SO₂的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高．
故答案为：不选择B点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动能大，SO₂原料的转化率已是97%左右，再提高压强，SO₂的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压；不选择C点，因为温度越低，SO₂转化率虽然更高，但催化作用受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故不选C点；
（4）在SO₂催化氧化设备中设置热交换器，把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，冷却生成气体，可起到充分利用能源的目的，
故答案为：利用反应放出的热量预热原料气，上层反应气经热交换器温度降到400～500℃进入下层使反应更加完全；
（5）设制得98%的硫酸xt，
       FeS₂～～2SO₂～～2SO₃～～2H₂SO₄
       120                                    196
1t×70%×90%×95%×（1-2%）     x×98%
x=$\frac{1t×70%×90%×95%×（1-2%）×196}{120×98%}$=0.978t，
故答案为：0.978．

点评本题考查硫酸的工业制法，涉及环境保护、反应原理、工业流程等问题，本题中注意炉气的精制、反应条件等问题的考查，是易错点，题目难度中等．

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现象
1A试管中黑色沉淀逐渐溶解
2A试管内上方出现浅红棕色气体
3B试管中出现白色沉淀

①现象2说明黑色物质具有还原性．
②A试管上方产生浅红棕色气体的化学方程式是2NO+O₂=2NO₂．
③能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是B试管中出现白色沉淀．
（4）以上实验说明，黑色物质中存在铜的硫化物．进一步实验后证明黑色物质是CuS与Cu₂S的混合物．已知1molCu₂S与稀硝酸反应转移8mole^-，写出试管A中Cu₂S溶解的化学方程式3Cu₂S+20HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu（NO₃）₂+3SO₂↑+8NO↑+10H₂O．

13．下列命名中正确的是（　　）

	A．	3-甲基丁烷		B．	2，2，4，4-四甲基辛烷
	C．	2-甲基-3-乙烯基乙烷		D．	2-甲基-3-戊烯

10．

把由NaOH、AlCl₃、MgCl₂三种固体组成的混合物溶于足量水中，有0.58g白色难溶物析出，向所得溶液中逐滴加人0.5mol•L^-1的盐酸，加入盐酸的体积和生成沉淀的质量如图所示：
请计算：
（1）混合物中A1C1₃和MgCl₂的质量AlCl₃1.335g、MgCl₂0.95g；
（2）P点表示盐酸加入的体积130mL．

17．下列分子式只能表示一种物质的是（　　）

C₃H₇Cl

C₃H₆

CH₂Cl₂

C₂H₆O

8．工业上制备硫酸常用接触法，工业上制硝酸常用氨的催化氧化法．下列关于工业上制硫酸与硝酸的说法中不正确的是（　　）

	A．	在沸腾炉中进行的反应为：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂
	B．	工业上制硫酸与硝酸都用到同一工艺设备：吸收塔
	C．	硫酸工业、硝酸工业都需要对工业尾气进行处理
	D．	工业上制备硫酸和制硝酸涉及的反应都属于氧化还原反应

15．除去括号内杂质所用试剂和方法，正确的是（　　）

	A．	乙醇（乙酸）生石灰过滤
	B．	乙醇（苯酚） NaOH溶液分液
	C．	溴乙烷（乙醇）水分液
	D．	苯甲酸（苯甲酸钠）硫酸蒸馏

12．设N_A为阿伏加德罗常数的值．下列说法正确的是（　　）

	A．	1molNa₂O₂与足量水反应转移电子数为2N_A
	B．	28g N₂、CO的混合气体中含有原子的数目等于2N_A
	C．	常温常压下，22.4L NH₃分子的电子数、质子数均为10N_A
	D．	1mol N₂与3mol H₂混合，充分反应后生成氨气分子数为2N_A

13．孔雀石的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃（含Fe₂O₃、FeCO₃、Al₂O₃、SiO₂杂质），工业上用孔雀石制备硫酸铜的第一步需用过量的硫酸溶解并过滤．常温下，分别取滤液并向其中加入指定物质，反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是（　　）

	A．	加入过量氨水：Fe³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-、OH^-
	B．	加入过量NaOH溶液：Na⁺、AlO₂^-、SO₄^2-、OH^-
	C．	加入过量H₂O₂溶液：Fe²⁺、H⁺、SO₄^2-、Cu²⁺
	D．	加入过量NaHCO₃溶液：Na⁺、Al³⁺、SO₄^2-、HCO₃^-

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