工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行.即煅烧.催化氧化.吸收．请回答下列个问题:(1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘.洗涤.干燥后进入接触室接触室(2)催化氧化阶段反应2SO2(g)+O2(g)催化剂△2SO3(g),△H＜0550℃时.SO2转化为SO3的平衡转化率的关系如图1所示．理论上要提高SO2的转化率.反应的条� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行，即煅烧、催化氧化、吸收．请回答下列个问题：
（1）煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入

接触室

（填设备名称）

（2）催化氧化阶段反应2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g）；△H＜0
550℃时，SO₂转化为SO₃的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系
如图1所示．
理论上要提高SO₂的转化率，反应的条件应是

低

温、高压（填“高”、“低”、或“常”），但通常情况下工业生产中采用常压的原因是

使用常压SO₂就可以达到较高的转化率

．
将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10M Pa．该反应的平衡常数等于

400L?mol^-1

．
（3）为循环利用催化剂，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，
回收率达91.7%以上．已知废钒催化剂中含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣．查阅资料知：VOSO₄可溶于水，V₂O₅难溶于水，NH₄VO₃难溶于水．该工艺的流程如图．

则：反应①②③④中属于氧化还原反应的是

①②

（填数字序号），反应③的离子方程式为

NH₄⁺+VO₃^-═NH₄VO₃↓

．该工艺中反应③的沉淀率（又称沉矾率）是回收钒的关键之一，沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH₄Cl加入质量与料液中V₂O₅的质量比）和温度．根据下图试建议控制氯化铵系数和温度：

、

80℃

．

分析：（1）依据工业制硫酸的工艺流程分析判断；
（2）依据化学平衡的影响条件进行分析增大转化率的条件，依据生产效益和设备的应用判断，依据化学平衡的三段式计算列式计算平衡常数；
（3）根据回收流程中的反应结合物质化合价的变化分析判断属于氧化还原反应的反应；依据流程中的沉淀分离书写离子方程式，根据沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH₄Cl加入质量与料液中V₂O₅的质量比）和温度，依据图象中的相关量对比分析判断；

解答：解：（1）黄铁矿燃烧生成的二氧化硫气体为防止催化剂中毒，经过除尘、洗涤、干燥后进入接触室催化氧化为三氧化硫；
故答案为：接触室
（2）2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g）；△H＜0，该反应是气体体积减少的放热反应，依据化学平衡移动原理可知温度越低，压强越大，平衡越向正向进行，二氧化硫的转化率越大，但通过图象分析在常压下，二氧化硫的转化率已经很大，增大压强对提高二氧化硫的转化率提高不大，但增大压强会对设备有更高的要求，增加成本，所以通常情况下工业生产中采用常压；将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10M Pa，从图象上可以知道二氧化硫的转化率为80%，利用化学平衡的三段式列式计算，；
2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g）
起始量（mol/L）      0.4      0.2             0
变化量（mol/L）   0.4×80%    0.16            0.32
平衡量（mol/L）    0.08      0.04            0.32
平衡常数K=

[SO3]2

[SO2]2[O2]

0.322

0.082×0.04

=400 L?mol^-1
故答案为：低使用常压SO₂就可以达到较高的转化率． 400 L?mol^-1
（3）已知VOSO₄可溶于水，V₂O₅难溶于水，NH₄VO₃难溶于水，废钒催化剂中含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣水浸过滤后，得到的滤渣为不溶性杂质和 V₂O₅，滤液为VOSO₄的溶液，①中加入亚硫酸钠的作用是还原V₂O₅为溶于水的VOSO₄；②加入KClO₃的目的，根据流程物质的变化可知将VOSO₄氧化为（VO₂）₂SO₄；③根据NH₄VO₃难溶于水，利用复分解反应沉淀VO₃^-，不是氧化还原反应，⑤NH₄VO₃变为V₂O₅是化合价不变的分解反应，不是氧化还原反应；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH₄Cl加入质量与料液中V₂O₅的质量比）和温度，依据图象可知，温度80°C时的沉钒率最高为98%，在氯化铵系数图象中对应沉钒率98%时控制氯化铵系数为4；
故答案为：①②NH₄⁺+VO₃^-═NH₄VO₃↓4和80℃．

点评：本题考查了工业制硫酸的流程，设备选择，反应条件的选择应用，化学平衡的基本计算，催化剂中钒元素的回收利用原理和流程分析，关键是审题的全面性和图象的分析能力．

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科目：高中化学 来源： 题型：

工业上以黄铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N₂、O₂外，还含有SO₂等对环境有较大影响的有害气体．能用于测定硫酸尾气中SO₂含量的是（　　）

A．NaOH溶液、酚酞试液

B．石灰水、石蕊试液

C．碘水、淀粉溶液

D．氨水、酚酞试液

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科目：高中化学 来源： 题型：

[化学--选修化学与技术]工业上以黄铁矿为原料生产硫酸．
（1）写出燃烧黄铁矿的化学方程式

4FeS₂+11O₂

高温

2Fe₂O₃+8SO₂

4FeS₂+11O₂

高温

2Fe₂O₃+8SO₂

．
（2）接触室中发生反应的化学方程式是

2SO₂+O₂

催化剂

加热

2SO₃

2SO₂+O₂

催化剂

加热

2SO₃

．
（3）判断下列说法正确的是（选填序号字母）

abd

．
a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎
b．过量空气能提高SO₂的转化率
c．使用催化剂能提高SO₂的反应速率和转化率
d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
（4）吸收塔中用浓硫酸吸收三氧化硫而不用水的原因是

避免形成酸雾

．
（5）吸收塔排出的尾气可以用两种方法处理：
方法①：先用氨水吸收，再用浓硫酸处理．用浓硫酸处理的主要目的是

获得较高浓度的SO₂

；
方法②：先用含一定水的亚硫酸钠吸收后再加热处理，也可达到与方法①相同的目的．为了实现节能减排，其所需能量可以由

流程中三步骤产生的废热提供

提供．与方法①相比，方法②的优点是

亚硫酸钠可以循环利用

．
（6）SO₂既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br₂．SO₂吸收Br₂的离子方程式是

SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行，即煅烧、催化氧化、吸收．请回答下列个问题：

（1）煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥，其主要目的是

防止催化剂中毒

．
（2）催化氧化所使用的催化剂钒触媒（V₂O₅）能加快二氧化硫氧化速率，此过程中产生了一连串的中间体（如图一）．其中a、c二步的化学方程式可表示为：

SO₂+V₂O₅?SO₃+V₂O₄

、

4VOSO₄+O₂?2V₂O₅+4SO₃

．
（3）550℃时，SO₂转化为SO₃的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图二所示．则：将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10M Pa．该反应的平衡常数等于

400 L?mol^-1

．A与B表示不同压强下的SO₂转化率，通常情况下工业生产中采用常压的原因是

使用常压SO₂就可以达到较高的转化率

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

工业上以黄铁矿为原料生产硫酸，其中重要的一步是催化氧化：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），△H=-196.6kJ?mol^-1
（1）生产中为提高反应速率和SO₂的转化率，下列措施可行的是

（填字母）．
A．向装置中充入N₂
B．向装置中充入过量的O₂
C．使用更高效的催化剂
D．升高温度
（2）在一密闭容器中充入4mol SO₂和一定量O₂，当放出353.6kJ热量时，SO₂的转化率最接近于

（填字母）．
A．40% B．50% C．80% D．90%
（3）580℃时，在一密闭容器中充入一定量的SO₂和O₂，当反应达到平衡后测得SO₂、O₂和SO₃的浓度分别为6.0×10^-3mol?L^-1、8.0×10^-3mol?L^-1和4.4×10^-2mol?L^-1．该温度下反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常数K=

．

（4）硫酸工业尾气中二氧化硫含量超过0.05%（体积分数）时需要加以处理后才能排放．现用右图所示装置测定尾气中SO₂的含量，当通入尾气11.2L（标准状况下测定）时，碘水恰好褪色．通过计算说明，该尾气能否直接排放（写出计算过程）．

．

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