Question

【题目】硫酸的年产量高低常用于衡量一个国家化工生产水平的高低．
（1）以黄铁矿为原料生产SO2时反应的化学方程式为： ， 该反应在中进行（填设备名称）；
（2）某科研小组测得某硫酸工厂生产工厂中SO2的平衡转化率与外部条件的关系如下表所示，则生产过程中，最适合的生产条件是；

压强（Pa） 温度（℃）	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）接触室内有一热交换器，其作用是 ， 若将从C处（如图）出来的气体通入BaCl2溶液中，则主要负电离子方程式为（写总反应式）；
（4）下列做法中，与提高硫酸工业的经济效益无关的是；a．适当地对黄铁矿进行粉碎
b．在接触室中使用适当过量的O2
c．利用生产中的余热发电或供暖
d．对废水进行无害化处理后再排放
（5）硫酸工业会产生许多对环境有害的物质，因此无论是工厂厂址的选择还是生产过程中有害成分的处理都要充分考虑环保的要求；①某市计划建一个硫酸工厂，厂址有A、B、C三个地方可供选择，假设最终该厂建在B地，你认为选择B地建厂的理由是（至少回答两点）、；
②将尾气中SO2在一定条件下转化为CaSO4 ， 然后利用焦炭将其转化为CaS（另有一种可燃性气体生成）具有重要的意义，写出CaSO4转化为CaS的化学方程式；
（6）若用等质量的硫磺，FeS2生产硫酸，假设原料的总利用率均为90%，则二者得到的硫酸质量比为 ．

Answer 1

【答案】
（1）4FeS2 +11 O2 2Fe2O3+8SO2；沸腾炉
（2）1个大气压、400℃
（3）预热原料气，吸收反应放出的热量；SO3+Ba2++H2O=BaSO4↓+2H+
（4）d
（5）B地远离硫酸的消耗中心；B地远离人品稠密的地方；CaSO4+4C CaS+4CO
（6）15：8
【解析】解：（1）工业制硫酸是利用黄铁矿在沸腾炉中燃烧生成二氧化硫，然后在接触室催化氧化二氧化硫得三氧化硫，最后吸收塔用98%的浓硫酸吸收SO3 ， 其中黄铁矿燃烧反应方程式为4FeS2 +11 O2 2Fe2O3+8SO2 ， 所以答案是：4FeS2 +11 O2 2Fe2O3+8SO2；沸腾炉；（2）从图中可看出恒压条件下升高温度，SO2的转化率降低，因此选择低温400℃，在恒温条件下增大压强，SO2的转化率增大幅度较小，考虑到产生高压会消耗能源及对设备的要求较高，因此选择较低压强为宜，所以答案是：1个大气压、400℃；（3）在接触室内通过热交换转移反应放出的热量，给容器降温，促进平衡正向移动提高SO2的转化率，另外通过热交换可以给反应物预热，有利于反应进行；从C处排出的尾气主要含有SO2和SO3 ， 通过BaCl2溶液时，SO3能和BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀，SO2不能被吸收，发生反应的离子方程式为SO3+Ba2++H2O=BaSO4↓+2H+ ， 所以答案是：预热原料气，吸收反应放出的热量；SO3+Ba2++H2O=BaSO4↓+2H+；（4）a．粉碎黄铁矿增大反应接触面积，有利于提高硫原子利用率，a正确；b．在接触室中使用适当过量的O2 ， 可提高SO2的转化率，对提高硫酸的产量有利，b正确；c．通过热交换可将反应产生的热量转移出来用于余热发电或供暖，提高经济效益，c正确；d．对废水进行无害化处理后再排放，避免环境污染，但增加了经济反投入，d错误；所以答案是：d；（5）①工业制硫酸选择厂址时要考虑原料的运输成本，因尾气对环境有影响应尽量避免对居民的生活影响，减少对名胜古迹的损害，综合考虑B地完全符合条件，适宜建厂；②焦炭将CaSO4转化为CaS和另有一种可燃性气体生成，结合化学反应的本质，可知此气体是CO，发生反应的化学方程式为CaSO4+4C CaS+4CO↑；所以答案是：①B地远离硫酸的消耗中心，B地远离人品稠密的地方，B地不发球风景名胜区；②CaSO4+4C CaS+4CO↑；（6）已知n= ，可知等质量的硫磺和FeS2的物质的量之比与二者摩尔质量之比成反比，则硫磺和FeS2的物质的量之比为 ，在制备硫酸的过程中遵守硫原子守恒，且生成硫酸的质量比等于物质的量之比为 =15：8；所以答案是：15：8．