Question

以黃鐵礦(主要成分是FeS₂)為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：

(1)若從下列四個(gè)城市中選擇一處新建一座硫酸廠，你認(rèn)為廠址宜選在______的郊區(qū)(填標(biāo)號(hào)）
A.有豐富黃鐵礦資源的城市      B.風(fēng)光秀麗的旅游城市
C.消耗硫酸甚多的工業(yè)城市     D.人口稠密的文化、商業(yè)中心城市
(2)沸騰爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____，接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____。
(3) 在硫酸工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說(shuō)明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是_____。
A. 硫鐵礦燃燒前要粉碎，因?yàn)榇髩K的黃鐵礦不能在空氣中反應(yīng)
B. 從沸騰爐出來(lái)的氣體要凈化，因?yàn)闋t氣中的SO₂會(huì)與雜質(zhì)反應(yīng)
C. SO₂氧化成SO₃要用催化劑，這樣可提高SO₂的轉(zhuǎn)化率
D. SO₃用98. 3%的濃硫酸來(lái)吸收，目的是為了防止形成酸霧，以提髙SO₃吸收效率
(4) 下表是壓強(qiáng)對(duì)SO₂平衡轉(zhuǎn)化率的影響

對(duì)于SO₂轉(zhuǎn)化SO₃的反應(yīng),增大壓強(qiáng)可使轉(zhuǎn)化率______________，但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中常采用常壓條件，理由是________________________________。
(5)某工廠用500t含硫量為48%的黃鐵礦制備硫酸，若在沸騰爐中有2%的FeS₂損失,在接觸室中SO₃的產(chǎn)率為96%,則可得到98%的濃硫酸的質(zhì)量是_____t。

Answer 1

（15分） （1）C （2分）
（2）4FeS₂＋11O₂2Fe₂O₃＋8SO₂ (2分)  2SO₂＋O₂2SO₃ (2分)
（3）D （2分） （4）升高 常壓下轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增加壓強(qiáng)可提高轉(zhuǎn)化率，但增加了設(shè)備、動(dòng)力成本等，效益反而下降 （3分） （5）376.32t （4分）

試題分析：（1）A、硫酸廠廠址的選擇綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮，硫酸產(chǎn)品的運(yùn)輸成本要高于原料黃鐵礦的運(yùn)輸成本，故A不正確；B、風(fēng)光秀麗的旅游城市，不靠近原料基地，也不靠近消耗硫酸的工業(yè)城市，導(dǎo)致原料運(yùn)輸與產(chǎn)品運(yùn)輸成本高，同時(shí)還會(huì)對(duì)旅游城市造成污染，故B不正確；C、由于硫酸產(chǎn)品的運(yùn)輸成本要高于原料黃鐵礦的運(yùn)輸成本，所以廠址應(yīng)選擇在消耗硫酸甚多的工業(yè)城市，故C正確；D、人口稠密的文化、商業(yè)中心城市，遠(yuǎn)離原料基地和消耗硫酸的工業(yè)城市，同時(shí)為了防止污染環(huán)境，不宜考慮作為硫酸廠廠址．故D不正確，所以答案選C。
（2）黃鐵礦在沸騰爐中發(fā)生反應(yīng)，所以沸騰爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS₂＋11O₂2Fe₂O₃＋8SO₂；生成的SO₂在接觸室中被氧化生成三氧化硫，因此接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2SO₂＋O₂2SO₃。
（3）A、在硫酸工業(yè)制法中，黃鐵礦燃燒前需要粉碎，是為了增大與空氣的接觸面，加快反應(yīng)速率，不是因?yàn)榇髩K的黃鐵礦不能在空氣中燃燒，故A不正確；B、從沸騰爐出來(lái)的爐氣中含有SO₂、O₂、N₂、水蒸氣、灰塵、砷硒化合物等，由于砷硒化合物能導(dǎo)致催化劑失去催化活性，因此需凈化，不是因?yàn)闋t氣中二氧化硫會(huì)與雜質(zhì)反應(yīng)，故B不正確；C、二氧化硫氧化為三氧化硫時(shí)需使用催化劑，目的是加快反應(yīng)速率，提高產(chǎn)量．并不能提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故C不正確；D、在吸收塔中三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以提高三氧化硫的吸收效率．故D正確，答案選D。
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，增大壓強(qiáng)，SO₂的轉(zhuǎn)化率升高。由于在常壓下SO₂轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增加壓強(qiáng)可提高轉(zhuǎn)化率，但增加了設(shè)備、動(dòng)力成本等，效益反而下降，所以在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中常采用常壓條件。
（5）根據(jù)S元素守恒可知： FeS₂～～～～～～～～～～～～～2H₂SO₄
120t                          2×98t
500t×0.48×0.98×0.96              m×0.98
解得m＝376.32t