Question

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

壓強（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，則主要負電離子方程式為（寫總反應式）；
（4）下列做法中，與提高硫酸工業的經濟效益無關的是；a．適當地對黃鐵礦進行粉碎
b．在接觸室中使用適當過量的O2
c．利用生產中的余熱發電或供暖
d．對廢水進行無害化處理后再排放
（5）硫酸工業會產生許多對環境有害的物質，因此無論是工廠廠址的選擇還是生產過程中有害成分的處理都要充分考慮環保的要求；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，假設最終該廠建在B地，你認為選擇B地建廠的理由是（至少回答兩點）、；
②將尾氣中SO2在一定條件下轉化為CaSO4 ， 然后利用焦炭將其轉化為CaS（另有一種可燃性氣體生成）具有重要的意義，寫出CaSO4轉化為CaS的化學方程式；
（6）若用等質量的硫磺，FeS2生產硫酸，假設原料的總利用率均為90%，則二者得到的硫酸質量比為 ．

Answer 1

【答案】
（1）4FeS2 +11 O2 2Fe2O3+8SO2；沸騰爐
（2）1個大氣壓、400℃
（3）預熱原料氣，吸收反應放出的熱量；SO3+Ba2++H2O=BaSO4↓+2H+
（4）d
（5）B地遠離硫酸的消耗中心；B地遠離人品稠密的地方；CaSO4+4C CaS+4CO
（6）15：8
【解析】解：（1）工業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的轉化率降低，因此選擇低溫400℃，在恒溫條件下增大壓強，SO2的轉化率增大幅度較小，考慮到產生高壓會消耗能源及對設備的要求較高，因此選擇較低壓強為宜，所以答案是：1個大氣壓、400℃；（3）在接觸室內通過熱交換轉移反應放出的熱量，給容器降溫，促進平衡正向移動提高SO2的轉化率，另外通過熱交換可以給反應物預熱，有利于反應進行；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溶液反應生成BaSO4沉淀，SO2不能被吸收，發生反應的離子方程式為SO3+Ba2++H2O=BaSO4↓+2H+ ， 所以答案是：預熱原料氣，吸收反應放出的熱量；SO3+Ba2++H2O=BaSO4↓+2H+；（4）a．粉碎黃鐵礦增大反應接觸面積，有利于提高硫原子利用率，a正確；b．在接觸室中使用適當過量的O2 ， 可提高SO2的轉化率，對提高硫酸的產量有利，b正確；c．通過熱交換可將反應產生的熱量轉移出來用于余熱發電或供暖，提高經濟效益，c正確；d．對廢水進行無害化處理后再排放，避免環境污染，但增加了經濟反投入，d錯誤；所以答案是：d；（5）①工業制硫酸選擇廠址時要考慮原料的運輸成本，因尾氣對環境有影響應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轉化為CaS和另有一種可燃性氣體生成，結合化學反應的本質，可知此氣體是CO，發生反應的化學方程式為CaSO4+4C CaS+4CO↑；所以答案是：①B地遠離硫酸的消耗中心，B地遠離人品稠密的地方，B地不發球風景名勝區；②CaSO4+4C CaS+4CO↑；（6）已知n= ，可知等質量的硫磺和FeS2的物質的量之比與二者摩爾質量之比成反比，則硫磺和FeS2的物質的量之比為 ，在制備硫酸的過程中遵守硫原子守恒，且生成硫酸的質量比等于物質的量之比為 =15：8；所以答案是：15：8．