摘要: 工业制硫酸的三原理对应的三设备是什么?三原理是如何指导三设备的设计的?三设备的设计哪些方面考虑了速率因素?哪些方面考虑了平衡因素?哪些方面考虑了工业效益?

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在中学化学实验中,通常用无水硫酸铜检验少量水的存在.由于无水硫酸铜吸湿性很强,需要现制现用.
方法甲:取2药匙细小的硫酸铜晶体置于
研钵
研钵
中研碎后放入坩埚,将坩埚放在
泥三角
泥三角
上用小火慢慢加热并用玻璃棒不停搅拌,最后将坩埚移入
干燥器
干燥器
中进行冷却(请选用合适仪器或设备填空:表面皿、研钵、烧杯、通风橱、试管夹、干燥器、泥三角).
方法乙:取2药匙研碎的硫酸铜晶体于小烧杯中,加入20ml浓硫酸(质量分数不低于98%),并用玻璃棒搅拌,静置5min后倾去浓硫酸,用无水乙醇洗涤数次,倒在滤纸上晾干.
交流与讨论:
(1)方法甲中,加热温度稍高时会出现变黑现象,原因是
CuSO4?5H2O
  △  
.
 
CuO+SO3+5H2O或CuSO4?5H2O
  △  
.
 
CuO+H2SO4+4H2O
CuSO4?5H2O
  △  
.
 
CuO+SO3+5H2O或CuSO4?5H2O
  △  
.
 
CuO+H2SO4+4H2O
(用化学方程式表示);
(2)方法乙中,浓硫酸的作用是
吸水剂
吸水剂
,为了不浪费药品,对无水乙醇洗涤液进行再生的方法是
加CaO后蒸馏
加CaO后蒸馏
,所用的主要玻璃仪器有蒸馏烧瓶、温度计、承接管(牛角管)、锥形瓶
酒精灯、冷凝管
酒精灯、冷凝管
等;
(3)用制得的无水硫酸铜检验某双氧水中是否含水时,除了发现固体变蓝外,还发现该双氧水中有气泡产生,对此你有何猜想
铜离子(或硫酸铜)对双氧水分解有催化作用
铜离子(或硫酸铜)对双氧水分解有催化作用
;
(4)目前工业上正积极探索用浓HNO3作氧化剂,用Cu与浓H2SO4、浓HNO3反应,采取间歇加热、逐渐加入浓HNO3的方法来制备CuSO4?5H2O 的新工艺.模拟制备装置如图所示.
问题一如图装置中,分液漏斗内装的液体是
浓硝酸
浓硝酸
;反应结束时,获取CuSO4?5H2O的操作过程是先
先撤去导管
先撤去导管
,后
停止加热
停止加热
;趁热将三颈瓶中的液体倒入烧杯中冷却,析出晶体CuSO4?5H2O,过滤、晾干;
问题二工业上用石灰乳吸收尾气,除了防止环境污染外,还能得到了有经济实用价值的副产品----亚硝酸钙.尾气吸收生成亚硝酸钙的化学方程式是:
NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O 或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O
NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O 或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O
;
问题三将石灰乳稀释,可得到澄清石灰水. 澄清石灰水与CO2相遇能够产生白色沉淀.某同学想用如图所示装置以大理石和稀盐酸反应制取CO2.教师指出制取等量的气体,该装置需要太多的盐酸,造成浪费.该同学对该装置某部位加了一个小试管,解决了这个问题.请你把改进画在图中合适的位置.
.
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阅读下列材料,完成下列问题:

    重庆开县的天然气矿“井喷”事故对人畜造成了极大的危害。主要原因是喷发出的天然气中含有浓度较大的硫化氢气体,这种无色气体具有臭鸡蛋气味,有剧毒,其毒性原理为阻断机体细胞的内呼吸导致全身性缺氧。由于中枢神经对缺氧最敏感,因而首先受到损害。其相对密度1.19,熔点-82.9 ℃,沸点-61.8 ℃。相对分子质量为34。通常情况下,1体积水约溶解2体积的该气体,得到溶液(1),易溶于甲醇类、石油溶剂和原油中。爆炸极限为4.3%—45.5%。着火点为292 ℃。

针对这次“井喷”事故,有专家提出如下现场处理措施:

(一)在井架入口、井架上、钻台边上、循环系统等处设置风向标,一旦发生紧急情况,作业人员可向(2)方向疏散。

(二)在钻台上下、振动筛、循环罐等气体易于积聚的场所,安装防暴排风扇以驱散工作场所弥漫的有害、可燃气体。含硫地区钻井队应配备便携式硫化氢检测仪(3)。

(三)在含硫地区钻井的生产班当班人员每人配一套空气呼吸器(4),另配一定数量的公用空气呼吸器,并做到人人会使用、会维护、会检查。钻井队钻井技术人员负责防硫化氢安全教育,队长负责监督检验。

(四)含硫地区钻井液的pH要求控制在(5)9.5。加强对钻井液中硫化氢浓度的测量,充分发挥除硫剂(6)和除气器的功能,保持钻井液中硫化氢浓度含量在15 mg·m-3以下(7)。

当硫化氢含量超过20 mg·m-3的安全临界浓度时,工作人员应佩戴空气呼吸器,不允许单独行动,派专人监护现场。

(五)钻井队在现场条件不能实施井控作业而决定放喷时,放出天然气烧掉(8)。放喷点火应派专人进行……

(1)硫化氢的水溶液叫氢硫酸,它具有(    )

A.弱酸性、氧化性、还原性、易挥发性          B.强酸性、无氧化性、还原性、易挥发性

C.弱酸性、氧化性、无还原性、易挥发性       D.强酸性、氧化性、还原性、无挥发性

(2)如果你负责疏散受灾群众,那么,受灾人员的疏散方向是(    )

A.顺风向            B.逆风向               C.地势高的方向      D .地势低的方向

(3)下列能用于检测硫化氢存在的是(    )

A.品红试纸          B.石蕊试纸             C.pH试纸           D.醋酸铅试纸

(4)空气呼吸器中可盛放的物质是(    )

A.氢氧化钠          B.过氧化钠             C.氯化钠            D.高锰酸钾

(5)文中(5)处应填(    )

A.大于              B.小于                 C.等于              D.不一定

(6)下列物质不可作为除硫化氢气体的是(    )

A.NaOH溶液        B.CuSO4溶液            C.酸性KMnO4溶液   D.NaHS溶液

(7)检测人员从现场取出500 mL井液,经测量井液密度为1.2 g·cm-3,含硫化氢0.01 mol,则此时工作人员(    )

A.可安全生产                                B.必须佩戴空气呼吸器

C.迅速离开现场                             D.无法确定

(8)放喷的天然气为什么要烧掉?放喷点火人点火时应注意什么问题?

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(2011?丹东模拟)[化学-选修2化学与技术]硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位.请回答硫酸工业中的如下问题:
(1)早期生产硫酸以黄铁矿为原料,目前很多国家都已经限制以黄铁矿为原料而以硫磺为原料,以硫磺为原料的优点是
生产流程短,设备简单,三废治理量小,劳动生产率高,易于设备大型化等
生产流程短,设备简单,三废治理量小,劳动生产率高,易于设备大型化等
.
(2)工业上生产硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3由一个关键步骤.压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:SO27%;O211%;N282)利用表中数据分析,在实际生产中选择的适宜生产条件是:
温度
400℃~500℃
400℃~500℃
℃,压强
0.1
0.1
MPa.
压强/Mpa
转化率/%
温度/℃
0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
(3)选择适宜的催化剂,是否可以提高SO2的转化率?
否
否
(填“是”或“否”),是否可以增大该反应所放出的热量?
否
否
(填“是”或“否”).
(4)为提高SO3吸收率,实际生产中通常用
98%的浓硫酸
98%的浓硫酸
吸收SO3.
(5)在催化反应室中设有热交换装置,以下叙述与热交换装置的作用有关的是
B
B
(填写序号)
A.保护环境,防止空气污染    
B.充分利用热量,降低生产成本
C.升高温度,提高SO2的转化率  
D.防止催化剂中毒
(6)在硫酸工业尾气中,SO2是主要大气污染物,必须进行净化处理,处理方法可用
石灰水
石灰水
(填名称)吸收,然后再用硫酸处理,重新生成SO2和一种生产水泥的辅料,写出这两步反应的化学方程式
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O
.
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