Question

4．Ⅰ．目前，我國采用“接觸法”制硫酸，設(shè)備如圖所示：

（1）圖中設(shè)備A的名稱是沸騰爐，該設(shè)備中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂．
（2）下列有關(guān)接觸法制硫酸的說法中，不正確的是DE
A．二氧化硫的接觸氧化在接觸室中發(fā)生
B．吸收塔中用濃度為98.3%的濃琉酸吸收三氧化硫
C．煅燒含硫48%的黃鐵礦時，若FeS₂損失了2%，則S損失2%
D．B裝置中反應(yīng)的條件之一為較高溫度，是為了提高S0₂的轉(zhuǎn)化率
E．硫酸工業(yè)中在接觸室安裝熱交換器是為了利用S0₃轉(zhuǎn)化為H₂S0₄時放出的熱量
Ⅱ．純堿是一種重要的化工原料．制堿工業(yè)主要有“氨堿法”（索爾維法）和“聯(lián)合制堿法”（侯氏制堿法）兩種工藝．請按要求回答問題：
（3）CO₂是制堿工業(yè)的重要原料，“聯(lián)合制堿法”中的CO₂來源于合成氨廠．“氨堿法”中的CO₂來源于煅燒石灰石．
（4）氨堿法的原子利用率（原子利用率=期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比）為49.7%．
（5）寫出“聯(lián)合制堿法”有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)接觸法制硫酸的工業(yè)流程和設(shè)備反應(yīng)分析判斷；硫鐵礦與氧氣在高溫下煅燒反應(yīng)；
（2）A．依據(jù)接觸法制硫酸的工業(yè)流程和三個設(shè)備反應(yīng)分析判斷；
B．依據(jù)三氧化硫吸收的方法是利用濃硫酸吸收，防止形成酸霧，阻止吸收分析判斷；
C．根據(jù)S元素守恒，利用關(guān)系式計算；
D．二氧化硫生成三氧化硫的反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，運用平衡移動的原理判斷；
E．硫酸工業(yè)中在接觸室安裝熱交換器是為了利用二氧化硫生成三氧化硫的反應(yīng)是放熱；
（3）氨堿法中CO₂的來源于合成氨工業(yè)的廢氣，聯(lián)合制堿法中CO₂來源于石灰石煅燒；
（4）根據(jù)根據(jù)“聯(lián)合制堿法”的反應(yīng)方程式計算；
（5）聯(lián)合制堿法：以食鹽、氨和二氧化碳（其中二氧化碳來自合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣）為原料來制取碳酸氫鈉，碳酸氫鈉受熱分解生成純堿．

解答 解：（1）A設(shè)備是硫鐵礦與氧氣在高溫下煅燒反應(yīng)在沸騰爐中進行，反應(yīng)的方程式為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案為：沸騰爐；4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）A．依據(jù)接觸法制硫酸的工業(yè)流程和三個設(shè)備分析判斷，二氧化硫的接觸氧化是在接觸室中發(fā)生的，故A正確；
B．設(shè)備C中用98.3%的H₂SO₄來吸收SO₃的原因是，用水吸收易形成酸霧阻止三氧化硫的吸收，故B正確；
C．根據(jù)S元素守恒，利用關(guān)系式可知，
設(shè)黃鐵礦m克，含硫為48%m克，含F(xiàn)eS₂為$\frac{120}{64}$×48%m克，據(jù)比例關(guān)系：
                FeS₂------------------2S
              $\frac{120}{64}$×48%m×（1-2%）    48%m×98%
則S損失為：$\frac{48%m-48%m×98%}{48%m}$×100%=2%，故C正確；
D．二氧化硫生成三氧化硫的反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動，降低SO₂的轉(zhuǎn)化率，故D錯誤；
E．硫酸工業(yè)中在接觸室安裝熱交換器是為了利用二氧化硫生成三氧化硫的反應(yīng)是放熱，而不是利用SO₃轉(zhuǎn)化為H₂SO₄時放的熱量，故E錯誤；
故答案為：DE；
（3）CO₂是制堿工業(yè)的重要原料，氨堿法中CO₂的來源于合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣，聯(lián)合制堿法中CO₂來源于高溫煅燒石灰石的產(chǎn)物，
故答案為：合成氨廠；煅燒石灰石；
（4）氨堿法的原理為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl，2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，總反應(yīng)為：2NH₃+CO₂+H₂O+2NaCl_（飽和）=Na₂CO₃+2NH₄Cl
原子利用率=$\frac{106}{17×2+44+18+58.5×2}$×100%=$\frac{106}{213}$×100%≈49.7%，
故答案為：49.7%；
（5）聯(lián)合制堿法是在氨的飽和NaCl溶液中二氧化碳氣體，反應(yīng)生成碳酸氫鈉，解熱碳酸氫鈉即可制備碳酸鈉，反應(yīng)的有關(guān)方程式為NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．

點評 本題考查了工業(yè)制硫酸、聯(lián)合制堿法原理，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握工業(yè)制硫酸、聯(lián)合制堿法的原理、設(shè)備等知識，試題培養(yǎng)了學(xué)生的靈活應(yīng)用能力．