Question

以含硫铁矿石为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

请回答下列问题：
（1）将燃烧含硫铁矿石的化学方程式补充完整：4

FeS₂

+11O₂

高温  .

2Fe₂O₃+8SO₂．
充分煅烧含硫铁矿石Wg，反应完全后冷却至室温，称得固体物质的质量是mg，生成SO₂为VL，则含硫铁矿石中硫元素的质量分数是（假设矿石中的杂质受热不分解，也不会与SO₂反应）

D

．
A.

32V

22.4W

    B.

22.4V

32W

    C.

3(W-m)

W

   D.

8(W-m)

5W

（2）接触室中发生反应的化学方程式是

2SO₂+O₂

催化剂

△

3SO₃

．
某温度下，进入接触室内SO₂和O₂的物质的量比为1：1，反应达到平衡时，压强减少

1

5

，则SO₂的转化率为

80%

．
（3）依据工艺流程图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）吸收塔用于吸收SO₃气体的X物质是

浓硫酸

（写名称）．
已知每240g SO₃气体与H₂O化合放出390.9kJ的热量，该反应的热化学方程是

SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol

．
（5）排出的尾气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-

．

Answer 1

分析：根据题干条件结合工业制硫酸的步骤和原理进行分析判断和计算；
（1）主要是掌握硫铁矿的成分和化学式的书写，同时根据化学方程式计算求得硫铁矿中硫元素的含量；
（2）接触室中发生反应是把二氧化硫在催化剂的表面进行催化氧化生成三氧化硫；
（3）从速率和化学平衡角度分析影响反应速率和平衡的因素；
（4）工业制硫酸最后吸收三氧化硫避免形成酸雾，不用水吸收，而是用浓硫酸；结合反应和量正确书写热化学方程式；
（5）集合二氧化硫的化学性质，遇到强氧化剂表现还原性，遇到强还原剂表现氧化性；

解答：解：（1）铁矿石又叫黄铁矿主要含有FeS₂，利用FeS₂和氧气反应制取二氧化硫气体；根据化学方程式铁矿石中的硫元素转化为二氧化硫，由硫元素守恒可计算硫元素在铁矿石中的含量，利用固体变化计算；
4FeS₂+11O₂

高温  .

2Fe₂O₃+8SO₂     固体质量减轻
8×64△m=512-352=160             
 m（SO₂）                       （ W-m）g
 m（SO₂）=

16

5

（W-m）g，
n（SO₂）=

1

20

（W-m）mol，
硫铁矿石中硫元素的质量分数=

n(SO2)×32g/mol

w

×100%=

8(W-m)

5W

；
故答案为：（1）FeS₂；D 
（2）接触室主要是利用催化剂把二氧化硫在催化剂表面氧化为三氧化硫所以化学方程式为2SO₂+O₂

催化剂

△

3SO₃；
某温度下，进入接触室内SO₂和O₂的物质的量比为1：1，反应达到平衡时，压强减少

1

5

，则SO₂的转化率根据平衡计算，设二氧化硫反应的物质的量为x
       2SO₂+O₂

催化剂 .

△

2SO₃
起始量  1    1         0
变化量 x     0.5x      x
平衡量1-x   1-0.5x    x
反应达到平衡时，压强减少

1

5

，即（1-x ）+（ 1-0.5x）+x=2（1-

1

5

）；x=0.8，
所以二氧化硫转化率为80%；
故答案为；2SO₂+O₂

催化剂

△

3SO₃；80%；
（3）a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎，目的是增加接触面积提高反应速率，故正确；
b．过量空气能提高SO₂的转化率，增加氧气的量会提高二氧化硫的转化率，故正确；
c．使用催化剂能提高SO₂的反应速率和转化率，催化剂能提高反应速率，但不改变平衡，转化率不变，故错误；
d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁，产物中生成的氧化铁可用于工业炼铁，故正确；
故选abd；
（4）用水吸收三氧化硫易形成酸雾不利于三氧化硫的吸收，工业上用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫；
每240g SO₃气体与H₂O化合放出390.9kJ的热量，即3molSO₃与水化合放热390.9kJ，1molSO₃与H₂O化合放出130.3kJ，根据书写热化学方程式的要求写出：SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol；
故答案为：浓硫酸； SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol；
（5）溴单质是强氧化剂，可以把二氧化硫氧化为硫酸，本身被还原为溴离子，结合氧化还原反应的特征和规律写出离子方程式，为SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-

点评：本题考查了工业 制硫酸的原理、原料的成分和含量计算、工艺流程中的主要问题问题，重点考查了化学平衡的影响因素、平衡计算等知识，