Question

硫酸是工業生產中重要的產品之一，以黃鐵礦為原料生產硫酸的簡單流程如下圖所示。

請填寫下列空白。
（1）黃鐵礦燃燒生成SO₂的化學方程式為_____________；接觸室中發生反應的化學方程式為____________________。
（2）為充分利用反應放出的熱量，接觸室中應安裝_____________（填設備名稱）；吸收塔中填充有許多瓷管，其作用為__________________。
（3）為使黃鐵礦煅燒充分，常通入過量40％的空氣，則煅燒后爐氣中SO₂的體積分數為____________________（設空氣中氧氣的體積分數為0．20）；將上述爐氣經凈化除塵后直接送入接觸室，流量為1．00m³／s，從接觸室導出氣體的流量為0．95m³／s（同溫同壓下測定），則SO₂的轉化率為________________％。
（4）吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO₂和銨鹽。SO₂既可作為生產硫酸的原料循環再利用，也可用于工業制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br₂。SO₂吸收Br₂的離子方程式為___________________。
（5）硫酸的用途非常廣泛，可應用于下列____________（可多選）。
a．橡膠的硫化        b．過磷酸鈣的制備
c．鉛蓄電池的生產    d．表面活性劑“烷基苯磺酸鈉”的合成

Answer 1

（15分）4FeS₂+11O₂4Fe₂O₃+8SO₂（2分） 2SO₂+O₂2SO₃（2分）
（2）熱交換器（1分） 增加SO₃與濃硫酸的接觸面，有利于SO₃的吸收（1分）
（3）0.108（2分）  92.6（2分）
（4）SO₂＋Br₂＋2H₂O＝4H^＋＋2Br^－＋SO₄^2－（2分） （5）b c d（3分）

解析試題分析：（1）黃鐵礦燃燒燃燒生成SO₂和氧化鐵，反應的化學方程式為FeS₂＋11O₂4Fe₂O₃＋8SO₂；接觸室中發生反應的化學方程式為2SO₂＋O₂2SO₃。
（2）為充分利用反應放出的熱量，接觸室中應安裝熱交換器；吸收塔中填充有許多瓷管，可以增加反應物的接觸面積，加快反應速率，即作用為增加SO₃與濃硫酸的接觸面，有利于SO₃的吸收。
（3）設二者恰好反應時需要空氣的體積是x，則
4FeS₂+11O₂4Fe₂O₃+8SO₂
11                 8
0.2x                1.6x/11
則反應后SO₂的體積分數是＝0.108
2SO₂+O₂2SO₃   △V↓
2     1      2         1
0.1                 1－0.95
所以SO₂的轉化率是×100%＝92.6%
（4）單質溴具有氧化性，能把SO₂氧化生成硫酸，反應的離子方程式是SO₂＋Br₂＋2H₂O＝4H^＋＋2Br^－＋SO₄^2－。
（5）硫酸的用途非常廣泛，主要用于過磷酸鈣的制備、鉛蓄電池的生產表面活性劑“烷基苯磺酸鈉”的合成，橡膠的硫化用的是單質硫，答案選bcd。
考點：考查硫酸的工業制備、計算、反應條件的控制以及硫酸的用途、SO₂的吸收