Question

（2011?太原二模）[化学-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（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）CuFeS₂是黄铁矿的另一成分，煅烧时CuFeS₂转化为CuO、Fe₂O₃ 和SO₂，该反应的化学方程式为

4CuFeS₂+13O₂

煅烧  .

4CuO+2Fe₂O₃+8SO₂

．
（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是正确的是

D

．
A．黄铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的黄铁矿不能在空气中燃烧
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
（4）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的质量分数/%	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

．

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）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；
（3）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；
（4）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．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；
故答案为：C；
（2）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 

煅烧  .

 4CuO+2Fe₂O₃+8SO₂； 
（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；
故答案为：D；
（4）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（4）问需要一定的逻辑思维能力，难度中等．