Question

以黄铁矿(主要成分是FeS₂)为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

(1)若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂，你认为厂址宜选在______的郊区(填标号）
A.有丰富黄铁矿资源的城市      B.风光秀丽的旅游城市
C.消耗硫酸甚多的工业城市     D.人口稠密的文化、商业中心城市
(2)沸腾炉中发生反应的化学方程式为_____，接触室中发生反应的化学方程式是_____。
(3) 在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是_____。
A. 硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的黄铁矿不能在空气中反应
B. 从沸腾炉出来的气体要净化，因为炉气中的SO₂会与杂质反应
C. SO₂氧化成SO₃要用催化剂，这样可提高SO₂的转化率
D. SO₃用98. 3%的浓硫酸来吸收，目的是为了防止形成酸雾，以提髙SO₃吸收效率
(4) 下表是压强对SO₂平衡转化率的影响

对于SO₂转化SO₃的反应,增大压强可使转化率______________，但在实际工业生产中常采用常压条件，理由是________________________________。
(5)某工厂用500t含硫量为48%的黄铁矿制备硫酸，若在沸腾炉中有2%的FeS₂损失,在接触室中SO₃的产率为96%,则可得到98%的浓硫酸的质量是_____t。

Answer 1

（15分） （1）C （2分）
（2）4FeS₂＋11O₂2Fe₂O₃＋8SO₂ (2分)  2SO₂＋O₂2SO₃ (2分)
（3）D （2分） （4）升高 常压下转化率已经很高，增加压强可提高转化率，但增加了设备、动力成本等，效益反而下降 （3分） （5）376.32t （4分）

试题分析：（1）A、硫酸厂厂址的选择综合经济效益考虑，硫酸产品的运输成本要高于原料黄铁矿的运输成本，故A不正确；B、风光秀丽的旅游城市，不靠近原料基地，也不靠近消耗硫酸的工业城市，导致原料运输与产品运输成本高，同时还会对旅游城市造成污染，故B不正确；C、由于硫酸产品的运输成本要高于原料黄铁矿的运输成本，所以厂址应选择在消耗硫酸甚多的工业城市，故C正确；D、人口稠密的文化、商业中心城市，远离原料基地和消耗硫酸的工业城市，同时为了防止污染环境，不宜考虑作为硫酸厂厂址．故D不正确，所以答案选C。
（2）黄铁矿在沸腾炉中发生反应，所以沸腾炉中发生反应的化学方程式为4FeS₂＋11O₂2Fe₂O₃＋8SO₂；生成的SO₂在接触室中被氧化生成三氧化硫，因此接触室中发生反应的化学方程式是2SO₂＋O₂2SO₃。
（3）A、在硫酸工业制法中，黄铁矿燃烧前需要粉碎，是为了增大与空气的接触面，加快反应速率，不是因为大块的黄铁矿不能在空气中燃烧，故A不正确；B、从沸腾炉出来的炉气中含有SO₂、O₂、N₂、水蒸气、灰尘、砷硒化合物等，由于砷硒化合物能导致催化剂失去催化活性，因此需净化，不是因为炉气中二氧化硫会与杂质反应，故B不正确；C、二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，目的是加快反应速率，提高产量．并不能提高二氧化硫的转化率，故C不正确；D、在吸收塔中三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以提高三氧化硫的吸收效率．故D正确，答案选D。
（4）根据表中数据可知，增大压强，SO₂的转化率升高。由于在常压下SO₂转化率已经很高，增加压强可提高转化率，但增加了设备、动力成本等，效益反而下降，所以在实际工业生产中常采用常压条件。
（5）根据S元素守恒可知： FeS₂～～～～～～～～～～～～～2H₂SO₄
120t                          2×98t
500t×0.48×0.98×0.96              m×0.98
解得m＝376.32t