Question

【題目】硫酸工業(yè)是我國化工生產(chǎn)支柱產(chǎn)業(yè)。主要生產(chǎn)工藝流程如下：

接觸室中的反應(yīng)為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=197 kJ·mol1。

請回答以下幾個(gè)問題：

（1）圖中爐氣要凈化的原因是_____________________________________。

（2）吸收塔排出的尾氣先用足量的氨水吸收，反應(yīng)的離子方程式為_______________，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO2和銨鹽。所得的SO2可用于工業(yè)制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br2，吸收Br2的過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________。所得銨鹽溶液中各離子物質(zhì)的量濃度由大到小的順序?yàn)開_______________________。

（3）為什么從接觸室出來的SO3氣體不用水直接吸收，而是用98.3%的濃硫酸吸收：____________________。

（4）燃燒1 t含二硫化亞鐵90%的黃鐵礦，在理論上能生產(chǎn)________t 98%的硫酸（設(shè)有1.5%的硫留在爐渣里，精確至0.01），從提高SO3的產(chǎn)率同時(shí)適當(dāng)降低生產(chǎn)成本的角度出發(fā)，以下措施可取的是___________（填字母）。

A．通入過量的空氣 B．使用優(yōu)質(zhì)催化劑

C．調(diào)整適宜的溫度 D．采用高壓

（5）科研工作者開發(fā)了制備SO2，再用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸的方法，裝置如圖。為了穩(wěn)定技術(shù)生產(chǎn)，硫酸的濃度應(yīng)維持不變，則通入的SO2和水的質(zhì)量比為__________。

Answer 1

【答案】（1）防止接觸室內(nèi)催化劑中毒（1分）

（2）2NH3·H2O+SO22++H2O（2分）

SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr（1分） c()>c()>c(H+)>c(OH)（2分）

（3）用水吸收三氧化硫產(chǎn)生大量酸霧，從而阻止了三氧化硫的充分吸收（2分）

（4）1.48（2分） ABC（2分）

（5）16∶29（2分）

【解析】（1）從沸騰爐出來的爐氣含有水蒸氣、礦塵和雜質(zhì)氣體，凈化的目的是防止催化劑中毒。

（2）足量的氨水吸收二氧化硫生成正鹽，所以反應(yīng)的離子方程式是2NH3·H2O+SO22++H2O，SO2吸收潮濕空氣中的Br2生成硫酸和氫溴酸：SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr。得到的銨鹽為硫酸銨，溶液中銨根離子水解顯酸性，溶液中離子濃度大小為：c()>c()>c(H+) > c(OH)。

（3）用水吸收三氧化硫產(chǎn)生大量酸霧，從而阻止了三氧化硫的充分吸收。

（4）設(shè)能生成98%的硫酸x t，由工業(yè)生產(chǎn)硫酸的反應(yīng)方程式可得下列關(guān)系式：

FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4

120 2×98

1 t×90%×(11.5%) x t×98%

解得x=1.48。

從提高SO3的產(chǎn)率同時(shí)適當(dāng)降低生產(chǎn)成本的角度出發(fā)，可采取的措施應(yīng)是A、B、C三個(gè)選項(xiàng)，D項(xiàng)不可取。因?yàn)榇朔磻?yīng)在400~500℃和催化劑的作用下，能較快地轉(zhuǎn)化為三氧化硫，縮短達(dá)到平衡所需的時(shí)間；但此反應(yīng)在常壓下SO2的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高（達(dá)90%以上），若采用加壓，會(huì)提高生產(chǎn)的成本。

（5）發(fā)生反應(yīng)的方程式為2SO2+O2+2H2O2H2SO4，設(shè)通入SO2與水的質(zhì)量比為x∶y，則反應(yīng)后生成的H2SO4與H2O的質(zhì)量比一定為1∶1，則 ，整理得。