Question

硫酸工業(yè)在國民經濟中占有極其重要的地位．請回答硫酸工業(yè)生產中的如下問題：
（1）早期生產硫酸以黃鐵礦為原料，目前很多國家都已經限制以黃鐵礦為原料而以硫黃為原料，以硫黃為原料的優(yōu)點是

 

．
（2）工業(yè)上生產硫酸時，利用催化氧化反應將SO₂轉化為SO₃，是一個關鍵步驟．壓強及溫度對SO₂轉化率的影響如下表（原料氣中各成分的體積分數(shù)分別為：SO₂ 7%；O₂ 1l%；N₂ 82%）；

	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

利用表中數(shù)據(jù)分析．在實際生產中選擇的適宜生產條件是：溫度

 

℃；壓強

 

MPa．
（3）為提高SO₃吸收率，實際生產中用

 

吸收SO₃；這樣做的優(yōu)點是

 

．
（4）在催化反應室中設有熱交換裝置，以下敘述與熱交換裝置的作用有關的是

 

（選填序號）．
A．保護環(huán)境．防止空氣污染          B．充分利用熱量，降低生產成本
C．升高溫度，提高SO₂的轉化率       D．防止催化劑中毒．

Answer 1

考點：工業(yè)制取硫酸

專題：元素及其化合物,化學應用

分析：（1）根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)分析二氧化硫催化氧化的適宜條件和原因．從催化劑的催化活性去確定溫度的選擇，從反應進行程度的大小、設備的耐壓性、控制成本等角度考慮；
（2）正確理解影響反應速率的條件和化學平衡移動的條件，催化劑可影響反應速率而不能導致平衡移動；
（3）吸收塔中吸收液的選擇從實際吸收效果考慮不采用水而采用濃硫酸，可防止產生酸霧；
（4）硫酸工業(yè)尾氣中SO₂凈化處理方法很多，SO₂是酸性氧化物，因此常用堿液吸收，如氨水、氫氧化鈉溶液、石灰水等．

解答： 解（1）第一步：SO₂的制�。�主要原料是黃鐵礦和空氣，在高溫下煅燒，使硫元素轉變成SO₂氣體，生產流程短，設備簡單，三廢治理量小，勞動生產率高，易于設備大型化，故答案為：生產流程短，設備簡單，三廢治理量小，勞動生產率高，易于設備大型化等；
（2）工業(yè)上利用2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑   .

高溫高壓

2SO₃（g），△H=-98.3kJ?mol^-1反應制備SO₃，該反應為可逆反應，
正方向為放熱反應，從化學平衡移動條件分析應該采用低溫高壓．而根據(jù)表格中提供的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，壓強的增加引起SO₂轉化率的變化并不明顯，所以工業(yè)上直接采用常壓；同時反應中使用催化劑，為了使催化劑的催化活性最強，根據(jù)表格中提供的數(shù)據(jù)應該采用400℃～500℃，
故答案為：400℃～500℃；0.1；
（3）吸收塔中SO₃如果用水吸收，發(fā)生反應：SO₃+H₂O═H₂SO₄，該反應為放熱反應，放出的熱量易導致酸霧形成，阻礙水對三氧化硫的吸收；而濃硫酸的沸點高，難以氣化，不會形成酸霧，同時三氧化硫易溶于濃硫酸，所以工業(yè)上從吸收塔頂部噴灑濃硫酸作吸收液，最終得到“發(fā)煙”硫酸，
故答案為：98%的濃硫酸； 防止吸收過程中產生酸霧，提高SO₃吸收率和硫酸的產率；
（4）A．從沸騰爐中出來的氣體，溫度較高，進入催化反應室中的熱交換裝置，對催化劑進行預熱，當催化劑達到一定溫度時二氧化硫與氧氣在催化劑作用下反應，可以充分利用熱量，降低生產成本，故A錯誤；
B．從沸騰爐中出來的氣體，溫度較高，進入催化反應室中的熱交換裝置，對催化劑進行預熱，當催化劑達到一定溫度時二氧化硫與氧氣在催化劑作用下反應，同時反應放出的熱量一方面維持自身的運行另一方面也可預熱進入催化反應室的氣體，故B正確；
C．SO₂和O₂反應生成SO₃為放熱反應，溫度升高促使平衡逆向移動，不會提高SO₂的轉化率，故C錯誤；
D．從沸騰爐中出來的氣體，含有砷硒化合物，可以導致催化劑中毒，但在進入催化反應室前，先要經過凈化、除塵處理，以除去砷硒化合物，所以不會發(fā)生催化劑中毒現(xiàn)象，故D錯誤；
故選B．

點評：本題考查工業(yè)接觸法制硫酸的相關細節(jié)，如原料的選擇、反應條件的選擇、熱交換器的作用、工業(yè)尾氣的處理等內容，只要了解基礎知識都能迎刃而解，難度一般．