Question

【題目】硫酸的年產(chǎn)量高低常用于衡量一個國家化工生產(chǎn)水平的高低．
（1）以黃鐵礦為原料生產(chǎn)SO2時反應(yīng)的化學(xué)方程式為： ， 該反應(yīng)在中進(jìn)行（填設(shè)備名稱）；
（2）某科研小組測得某硫酸工廠生產(chǎn)工廠中SO2的平衡轉(zhuǎn)化率與外部條件的關(guān)系如下表所示，則生產(chǎn)過程中，最適合的生產(chǎn)條件是；

壓強(qiáng)（Pa） 溫度（℃）	1.013×105	5.065×105	10.13×105	15.195×105
400	99.61%	99.72%	99.84%	99.88×105
500	96.75%	97.67%	98.52%	98.94%
600	85.20%	88.97%	92.76%	94.68%

（3）接觸室內(nèi)有一熱交換器，其作用是 ， 若將從C處（如圖）出來的氣體通入BaCl2溶液中，則主要負(fù)電離子方程式為（寫總反應(yīng)式）；
（4）下列做法中，與提高硫酸工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益無關(guān)的是；a．適當(dāng)?shù)貙�黃鐵礦進(jìn)行粉碎
b．在接觸室中使用適當(dāng)過量的O2
c．利用生產(chǎn)中的余熱發(fā)電或供暖
d．對廢水進(jìn)行無害化處理后再排放
（5）硫酸工業(yè)會產(chǎn)生許多對環(huán)境有害的物質(zhì)，因此無論是工廠廠址的選擇還是生產(chǎn)過程中有害成分的處理都要充分考慮環(huán)保的要求；①某市計劃建一個硫酸工廠，廠址有A、B、C三個地方可供選擇，假設(shè)最終該廠建在B地，你認(rèn)為選擇B地建廠的理由是（至少回答兩點）、；
②將尾氣中SO2在一定條件下轉(zhuǎn)化為CaSO4 ， 然后利用焦炭將其轉(zhuǎn)化為CaS（另有一種可燃性氣體生成）具有重要的意義，寫出CaSO4轉(zhuǎn)化為CaS的化學(xué)方程式；
（6）若用等質(zhì)量的硫磺，F(xiàn)eS2生產(chǎn)硫酸，假設(shè)原料的總利用率均為90%，則二者得到的硫酸質(zhì)量比為 ．

Answer 1

【答案】
（1）4FeS2 +11 O2 2Fe2O3+8SO2；沸騰爐
（2）1個大氣壓、400℃
（3）預(yù)熱原料氣，吸收反應(yīng)放出的熱量；SO3+Ba2++H2O=BaSO4↓+2H+
（4）d
（5）B地遠(yuǎn)離硫酸的消耗中心；B地遠(yuǎn)離人品稠密的地方；CaSO4+4C CaS+4CO
（6）15：8
【解析】解：（1）工業(yè)制硫酸是利用黃鐵礦在沸騰爐中燃燒生成二氧化硫，然后在接觸室催化氧化二氧化硫得三氧化硫，最后吸收塔用98%的濃硫酸吸收SO3 ， 其中黃鐵礦燃燒反應(yīng)方程式為4FeS2 +11 O2 2Fe2O3+8SO2 ， 所以答案是：4FeS2 +11 O2 2Fe2O3+8SO2；沸騰爐；（2）從圖中可看出恒壓條件下升高溫度，SO2的轉(zhuǎn)化率降低，因此選擇低溫400℃，在恒溫條件下增大壓強(qiáng)，SO2的轉(zhuǎn)化率增大幅度較小，考慮到產(chǎn)生高壓會消耗能源及對設(shè)備的要求較高，因此選擇較低壓強(qiáng)為宜，所以答案是：1個大氣壓、400℃；（3）在接觸室內(nèi)通過熱交換轉(zhuǎn)移反應(yīng)放出的熱量，給容器降溫，促進(jìn)平衡正向移動提高SO2的轉(zhuǎn)化率，另外通過熱交換可以給反應(yīng)物預(yù)熱，有利于反應(yīng)進(jìn)行；從C處排出的尾氣主要含有SO2和SO3 ， 通過BaCl2溶液時，SO3能和BaCl2溶液反應(yīng)生成BaSO4沉淀，SO2不能被吸收，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO3+Ba2++H2O=BaSO4↓+2H+ ， 所以答案是：預(yù)熱原料氣，吸收反應(yīng)放出的熱量；SO3+Ba2++H2O=BaSO4↓+2H+；（4）a．粉碎黃鐵礦增大反應(yīng)接觸面積，有利于提高硫原子利用率，a正確；b．在接觸室中使用適當(dāng)過量的O2 ， 可提高SO2的轉(zhuǎn)化率，對提高硫酸的產(chǎn)量有利，b正確；c．通過熱交換可將反應(yīng)產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移出來用于余熱發(fā)電或供暖，提高經(jīng)濟(jì)效益，c正確；d．對廢水進(jìn)行無害化處理后再排放，避免環(huán)境污染，但增加了經(jīng)濟(jì)反投入，d錯誤；所以答案是：d；（5）①工業(yè)制硫酸選擇廠址時要考慮原料的運(yùn)輸成本，因尾氣對環(huán)境有影響應(yīng)盡量避免對居民的生活影響，減少對名勝古跡的損害，綜合考慮B地完全符合條件，適宜建廠；②焦炭將CaSO4轉(zhuǎn)化為CaS和另有一種可燃性氣體生成，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，可知此氣體是CO，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaSO4+4C CaS+4CO↑；所以答案是：①B地遠(yuǎn)離硫酸的消耗中心，B地遠(yuǎn)離人品稠密的地方，B地不發(fā)球風(fēng)景名勝區(qū)；②CaSO4+4C CaS+4CO↑；（6）已知n= ，可知等質(zhì)量的硫磺和FeS2的物質(zhì)的量之比與二者摩爾質(zhì)量之比成反比，則硫磺和FeS2的物質(zhì)的量之比為 ，在制備硫酸的過程中遵守硫原子守恒，且生成硫酸的質(zhì)量比等于物質(zhì)的量之比為 =15：8；所以答案是：15：8．