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    3．以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如图1：

    请回答下列问题：
    （1）在炉气制造中，生成SO2的化学方程式为4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe2O3+8SO2；
    （2）炉气精制的作用是将含SO2的炉气除尘、水洗和干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是砷、硒等化合物会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响；
    （3）精制炉气（含SO2体积分数为7%、O2为11%、N2为82%）中SO2平衡转化率与温度及压强关系如图2所示．在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右（对应图中A点），而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是不选择B点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动能大，SO2原料的转化率已是97%左右，再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压、不选择C点，因为温度越低，SO2转化率虽然更高，但催化作用受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故不选C点；
    （4）在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是利用反应放出的热量预热原料气，上层反应气经热交换器温度降到400～500℃进入下层使反应更加完全，从而充分利用能源．
    （5）以黄铁矿为原料，用接触法制硫酸．黄抶矿煅烧时FeS2的利用率为90%，SO2的转化率为95%，SO2吸收为
    H2SO4时的损耗率为2%．现有含70% FeS2的黄铁矿1t，可生产98%的硫酸多少0.978t．

    分析 （1）黄铁矿的主要成分是FeS2，在高温条件下与氧气反应：4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe2O3+8SO2；
    （2）在催化氧化时必须进行除尘、洗涤、干燥，以达到除去砷、硒等化合物的效果，这些物质会使催化剂中毒，并且水蒸气在高温下与铁反应，对设备和生产有不良影响；
    （3）在反应2SO2+O2?2SO3中，SO2转化率较高，工业上一般不采用更高的压强，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO2的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，本反应为放热反应，工业生产中不采取较低的温度，因为温度越低，SO2的转化率虽然更高，但反应较慢，450℃时，催化剂的催化效率最高；
    （4）SO2催化氧化设备中设置热交换器可以充分利用反应放出的热；
    （5）根据S元素守恒，可得关系式为：FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO4，把每一步的利用率、转化率、损失率都以FeS2计算，设制得98%的硫酸xt，结合关系式计算．

    解答 解：（1）黄铁矿的主要成分是FeS2，在高温条件下与氧气反应，其反应的化学方程式为：4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe2O3+8SO2，
    故答案为：4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe2O3+8SO2；
    （2）在催化氧化时必须进行除尘、洗涤、干燥，以达到除去砷、硒等化合物的效果，这些物质会使催化剂中毒，并且水蒸气在高温下与铁反应，对设备和生产有不良影响，
    故答案为：除尘；水洗；砷、硒等化合物会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响；
    （3）在反应2SO2+O2?2SO3中，SO2转化率较高，工业上一般不采用更高的压强，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO2的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，本反应为放热反应，工业生产中不采取较低的温度，因为温度越低，SO2的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高．
    故答案为：不选择B点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动能大，SO2原料的转化率已是97%左右，再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压；不选择C点，因为温度越低，SO2转化率虽然更高，但催化作用受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故不选C点；
    （4）在SO2催化氧化设备中设置热交换器，把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，冷却生成气体，可起到充分利用能源的目的，
    故答案为：利用反应放出的热量预热原料气，上层反应气经热交换器温度降到400～500℃进入下层使反应更加完全；
    （5）设制得98%的硫酸xt，
           FeS2～～2SO2～～2SO3～～2H2SO4
           120                                      196
    1t×70%×90%×95%×（1-2%）     x×98%
    x=$\frac{1t×70%×90%×95%×（1-2%）×196}{120×98%}$=0.978t，
    故答案为：0.978．

    点评 本题考查硫酸的工业制法，涉及环境保护、反应原理、工业流程等问题，本题中注意炉气的精制、反应条件等问题的考查，是易错点，题目难度中等．

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    停止加热，将试管中的混合物冷却后倒入装有冷水的烧杯中，搅拌、静置，观察到烧杯底部有黑色物质．于是他对黑色物质进行了探究．
    （2）该同学假设黑色物质是CuO．检验过程如下：
    【查阅文献：检验微量Cu2+的方法是：向试液中滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若产生红褐红沉淀，证明有Cu2+】该同学的实验操作：
    ①将CuO放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K4[Fe（CN）6]溶液，产生红褐色沉淀．
    ②将黑色物质放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K4[Fe（CN）6]溶液，未见红褐色沉淀．
    实验①的目的是做对比实验由该检验过程所得结论是黑色沉淀中不含CuO．
    （3）再次假设，黑色物质是铜的硫化物．实验如下：
    现象
    1A试管中黑色沉淀逐渐溶解
    2A试管内上方出现浅红棕色气体
    3B试管中出现白色沉淀
    ①现象2说明黑色物质具有还原性．
    ②A试管上方产生浅红棕色气体的化学方程式是2NO+O2=2NO2．
    ③能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是B试管中出现白色沉淀．
    （4）以上实验说明，黑色物质中存在铜的硫化物．进一步实验后证明黑色物质是CuS与Cu2S的混合物．已知1molCu2S与稀硝酸反应转移8mole-，写出试管A中Cu2S溶解的化学方程式3Cu2S+20HNO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu（NO3）2+3SO2↑+8NO↑+10H2O．

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    请计算：
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    （2）P点表示盐酸加入的体积130mL．

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