题目内容

12．以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如图：

（1）将煅烧黄铁矿的化学方程式补充完整：4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2．
（2）接触室中发生反应的化学方程式是2SO2+O2$?_{高温高压}^{催化剂}$2SO3．
（3）依据工艺流程图判断下列说法正确的是a、b、d（选填序号字母）．
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．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
（4）每160g SO3气体与H2O化合放出260.6kJ的热量，该反应的热化学方程式为SO3（g）+H2O（l）═H2SO4（l）；△H=-130.3kJ/mol．
（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．
①SO2既可作为生产硫酸的原料循环利用，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-+SO42-．
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出（此温度下铵盐不分解）．该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量．
部分测定结果：
铵盐质量为10.00g和20.00g时，浓硫酸增加的质量相同；铵盐质量为30.00g时，浓硫酸增加的质量为0.68g；铵盐质量为40.00g时，浓硫酸的质量不变．请计算：
该铵盐中氮元素的质量分数是14.56%；若铵盐质量为15.00g．浓硫酸增加的质量为2.31 g（计算结果保留两位小数）．

分析 （1）化学方程式遵循原子个数守恒，依据原子个数守恒判断缺少物质；
（2）二氧化硫和氧气在接触室发生氧化反应生成三氧化硫，反应为可逆反应；
（3）a．将黄铁矿粉碎能增大与氧气的接触面积；
b．可逆反应中当反应物有多种，增大一种反应物浓度可以提高其他反应物转化率；
c．催化剂能同等程度改变反应速率，平衡不移动；
d．依据反应原理可知沸腾炉排出的矿渣含有氧化铁；
（4）每160g SO3气体与H2O（l）化合放出260.6kJ的热量，80g三氧化硫与水反应放热130.3KJ，依据热化学方程式的书写方法写出；
（5）①二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；
②本反应历程是：OH-首先是和NH4HSO3中的H+反应，随后有多的OH-再和NH4+反应放出氨气，所以随着铵盐的量的增大，NH4HSO3的量也增大，放出的氨气的量会为0．浓硫酸增加的质量就是氨气的质量．第一次和第二次放出的氨气的量是一样的，所以说第一次肯定是OH-的量过量．利用第二次的量计算（因为是OH-不足）．

解答 解：（1）依据原子个数守恒可知缺少物质为FeS2；
故答案为：FeS2；
（2）二氧化硫与氧气在接触室内发生氧化还原反应生成三氧化硫，反应为可逆反应，方程式：2SO2+O2$?_{高温高压}^{催化剂}$2SO3；
故答案为：2SO2+O2$?_{高温高压}^{催化剂}$2SO3；
（3）a．将黄铁矿粉碎能增大与氧气的接触面积，所以将黄铁矿粉碎，可以充分燃烧，故a正确；
b．依据方程式：2SO2+O2$?_{高温高压}^{催化剂}$2SO3，可知反应物有氧气和二氧化硫两种，所以增大氧气的浓度可以提高二氧化硫的转化率，故b正确；
c．催化剂的使用对化学平衡不产生影响，二氧化硫转化率不变，故c错误；
d．依据反应原理可知沸腾炉排出的矿渣含有氧化铁，可以用来炼铁，故d正确；
故选：abd；
 （4）每160g SO3气体与H2O（l）化合放出260.6kJ的热量，80g三氧化硫与水反应放热130.3KJ，反应的热化学方程式为：SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）；△H=-130.3kJ/mol；
故答案为：SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）；△H=-130.3kJ/mol；
（5）①SO2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-+SO42-，
故答案为：SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-；
  ②得到的铵盐产品是（NH4）2SO3和NH4HSO3的混合物；本反应历程是：OH-首先是和NH4HSO3中的H+反应，随后有多的OH-再和NH4+反应放出氨气，所以随着铵盐的量的增大，NH4HSO3的量也增大，放出的氨气的量会为0；
由题知铵盐质量为30.00g时，产生0.04molNH3．该铵盐中NH4HSO4先与NaOH溶液反应，2NH4HSO4+2NaOH=（NH4）2SO4+Na2SO4+H2O，只有当NH4HSO4中的H+消耗完全后，NH4+才能与NaOH溶液反应产生NH3，NH4++OH-=NH3↑+H2O．据此判断铵盐质量为10.00g时NaOH溶液过量，铵盐质量为20.00g和30.00g时，消耗的NaOH质量相等．设10.00g铵盐中NH4HSO4 与（NH4）2SO4的物质的量分别为X、Y，n（NH3）=n（OH-）-n（H+），则有：

铵盐质量/g10.0020.0030.0040.00
含NH4HSO4、（NH4）2SO4/molX、Y2X、2Y3X、3Y4X、4Y
产生NH3/molX+2YX+2Y0.040
消耗NaOH/mol2X+2Y3X+2Y3X+0.043X+0.04
因此3X+2Y=3X+0.04，解得Y=0.02mol，又115X+132Y=10.00，得X=0.064mol．则该铵盐中氮元素的质量分数为$\frac{（0.064+2×0.02）mol×14g/mol}{10.0g}$×100%=14.56%，
由15.00 g铵盐与NaOH溶液反应产生的NH3可知浓硫酸增加的质量，由上面讨论可知此NaOH溶液中共有0.232molNaOH，当铵盐质量为15.00g时含0.096mol NH4HSO4和0.03mol （NH4）2SO4，共有NH4+和H+ 0.252mol，故NaOH不足，此时产生n（NH3）=（0.232-0.096）mol=0.136mol，NH3的质量=0.136mol×17g/mol=2.31g答：浓硫酸增加的质量为2.31g；
故答案为：14.56；   2.31 g；

点评 本题考查了工业制硫酸的基本原理，考查化学平衡的影响因素和化学反应速率的影响因素，以硫酸工业尾气的吸收为载体考查化学计算，涉及混合物计算，过量问题的计算、范围讨论型计算、信息迁移型计算、NH4+、H+与NaOH溶液反应的先后顺序等知识，定性与定量相结合，综合性强，题目难度较大．

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（3）在实验装置和实验操作正确的前提下，重做X1的热分解实验，测得装置B和C中质量增重之比△m（B）：△m（C）=9：22，能（填“能”或“否”）求出X1的化学式，若能求出X1的化学式，则化学式为Cu2（OH）2CO3 （或不能求出X1的化学式，此空不填）．
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17．CCTV《科技博览》曾经报道中科院首创用二氧化碳合成可降解塑料：聚二氧化碳．下列相关说法合理的是（　　）
A．使用聚二氧化碳塑料会产生白色污染
B．聚二氧化碳塑料是通过聚合反应制得的
C．聚二氧化碳塑料与干冰互为同分异构体
D．聚二氧化碳塑干冰都属于纯净物
4．下列化学实验操作、现象及所得结论均正确的是（　　）
 实验操作实现现象结论
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