Question

（2012?许昌三模）[化学--选修2：化学与技术]硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题．
（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

C

的郊区．
A．风光秀丽的旅游城市             
B．消耗硫酸甚多的工业城市
C．人口稠密的文化、商业中心城市
（2）写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的化学方程式：

4FeS₂+11O₂

高温  .

2Fe₂O₃+8SO₂

；
写出接触室中的化学方程式：

2SO₂+O₂

催化剂 .

△

2SO₃

．
（3）CuFeS₂是黄铜矿的主要成分，煅烧时CuFeS₂转化为CuO、Fe₂O₃和SO₂，该反应的化学方程式为

4CuFeS₂+13O₂

高温  .

4CuO+2Fe₂O₃+8SO₂

．
（4）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是正确的是

D

．
A．黄铁矿煅烧前需要粉碎，因为大块的黄铁矿不能在空气中反应
B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质反应
C．二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率
D．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
（5）下表是压强对SO₂平衡转化率的影响：

压强Mpa 转化率% 温度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9

对于SO₂转化为SO₃的反应，增大压强可使转化率

增大

，但在实际工业生产中常采用常压条件，理由是

常压下SO₂的转化率已很大

．
（6）由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe₂O₃、CuO、CuSO₄（由CuO与SO₃在沸腾炉中化合而成），其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化见下表：

沸腾炉温度	600	620	640	660
炉渣中CuSO4质量分数/%	9.3	9.2	9.0	8.4

已知CuSO₄在低于660℃时不会分解，请简要分析上表中CuSO₄的质量分数随温度升高而降低的原因：

SO₂转化为SO₃是正反应放热的可逆反应随温度升高，平衡左移，SO₃物质的量减少，所以CuSO₄的量减少（或温度升高，SO₃物质的量减少，故CuSO₄的量减少）

．

Answer 1

分析：（1）硫酸厂厂址的选择从综合经济效益考虑，主要是硫酸为危险品，硫酸的运输成本要高于原料黄铁矿的运输成本；
（2）沸腾炉内煅烧黄铁矿生成氧化铁和二氧化硫，接触室内是二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，配平书写化学方程式；
（3）根据已知信息，确定出反应物和生成物，然后配平化学方程式；
（4）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；
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；
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；
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；
（5）依据平衡移动原理可知增大压强增大二氧化硫的转化率，图表中数据分析，常压下二氧化硫的转化率已很大，加压转化率增大不大；
（6）由表中数据分析出温度和CuSO₄的质量分数之间的关系，而CuSO₄的质量取决于SO₃ 的质量，再由反应2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂 .

△

2SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1分析SO₃ 的质量和温度之间的关系．

解答：解：（1）A．风光秀丽的旅游城市的郊区，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A错误；
B．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郊区，故B正确；
C．人口稠密的文化、商业中心城市的郊区，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C错误；
故答案为：B；
（2）沸腾炉内煅烧黄铁矿生成氧化铁和二氧化硫，反应的化学方程式为：4FeS₂+11O₂

高温  .

2Fe₂O₃+8SO₂，接触室内是二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，化学方程式为：2SO₂+O₂

催化剂 .

△

2SO₃，
故答案为：4FeS₂+11O₂

高温  .

2Fe₂O₃+8SO₂；2SO₂+O₂

催化剂 .

△

2SO₃；
（3）根据题意可知，高温煅烧时CuFeS₂时，反应物为CuFeS₂和O₂，生成物为CuO、Fe₂O₃ 和SO₂，再根据化合价升降法配平氧化还原反应方程式，
故答案为：4CuFeS₂+13O₂

高温  .

4CuO+2Fe₂O₃+8SO₂；
（4）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；
故答案为：D；
（5）依据平衡移动原理可知，反应2SO₂+O₂

催化剂 .

△

2SO₃增大压强，二氧化硫的转化率增大，图表中数据分析，常压下二氧化硫的转化率已很大，加压转化率增大不大，所以常压下反应，
故答案为：增大；常压下SO₂的转化率已很大；
（6）硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe₂O₃、CuO、CuSO₄（由CuO与SO₃ 在沸腾炉中化合而成），根据题意由表中数据可知，硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度升高而降低，是因为反应CuO+SO₃

△   .

CuSO₄中SO₃的质量减少导致的，根据2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂 .

△

2SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1反应制备SO₃，该反应为可逆反应，正方向为放热，随着温度升高，平衡逆向移动，导致SO₃的量减少，由CuO与SO₃ 在沸腾炉中化合而成CuSO₄的量也减少，
故答案为：SO₂转化为SO₃是正反应放热的可逆反应，随温度升高，平衡左移，SO₃物质的量减少，所以CuSO₄的量减少（或温度升高，SO₃物质的量减少，故CuSO₄的量减少）．

点评：本题考查硫酸厂址的选择、含硫矿石的煅烧等相关内容，特别是第（6）问需要一定的逻辑思维能力，难度中等．