Question

4．Ⅰ．目前，我國采用“接觸法”制硫酸，設備如圖所示：

（1）圖中設備A的名稱是沸騰爐，該設備中主要反應的化學方程式為4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂．
（2）下列有關接觸法制硫酸的說法中，不正確的是DE
A．二氧化硫的接觸氧化在接觸室中發(fā)生
B．吸收塔中用濃度為98.3%的濃琉酸吸收三氧化硫
C．煅燒含硫48%的黃鐵礦時，若FeS₂損失了2%，則S損失2%
D．B裝置中反應的條件之一為較高溫度，是為了提高S0₂的轉(zhuǎn)化率
E．硫酸工業(yè)中在接觸室安裝熱交換器是為了利用S0₃轉(zhuǎn)化為H₂S0₄時放出的熱量
Ⅱ．純堿是一種重要的化工原料．制堿工業(yè)主要有“氨堿法”（索爾維法）和“聯(lián)合制堿法”（侯氏制堿法）兩種工藝．請按要求回答問題：
（3）CO₂是制堿工業(yè)的重要原料，“聯(lián)合制堿法”中的CO₂來源于合成氨廠．“氨堿法”中的CO₂來源于煅燒石灰石．
（4）氨堿法的原子利用率（原子利用率=期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比）為49.7%．
（5）寫出“聯(lián)合制堿法”有關反應的化學方程式：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)接觸法制硫酸的工業(yè)流程和設備反應分析判斷；硫鐵礦與氧氣在高溫下煅燒反應；
（2）A．依據(jù)接觸法制硫酸的工業(yè)流程和三個設備反應分析判斷；
B．依據(jù)三氧化硫吸收的方法是利用濃硫酸吸收，防止形成酸霧，阻止吸收分析判斷；
C．根據(jù)S元素守恒，利用關系式計算；
D．二氧化硫生成三氧化硫的反應是放熱的可逆反應，運用平衡移動的原理判斷；
E．硫酸工業(yè)中在接觸室安裝熱交換器是為了利用二氧化硫生成三氧化硫的反應是放熱；
（3）氨堿法中CO₂的來源于合成氨工業(yè)的廢氣，聯(lián)合制堿法中CO₂來源于石灰石煅燒；
（4）根據(jù)根據(jù)“聯(lián)合制堿法”的反應方程式計算；
（5）聯(lián)合制堿法：以食鹽、氨和二氧化碳（其中二氧化碳來自合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣）為原料來制取碳酸氫鈉，碳酸氫鈉受熱分解生成純堿．

解答 解：（1）A設備是硫鐵礦與氧氣在高溫下煅燒反應在沸騰爐中進行，反應的方程式為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案為：沸騰爐；4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）A．依據(jù)接觸法制硫酸的工業(yè)流程和三個設備分析判斷，二氧化硫的接觸氧化是在接觸室中發(fā)生的，故A正確；
B．設備C中用98.3%的H₂SO₄來吸收SO₃的原因是，用水吸收易形成酸霧阻止三氧化硫的吸收，故B正確；
C．根據(jù)S元素守恒，利用關系式可知，
設黃鐵礦m克，含硫為48%m克，含F(xiàn)eS₂為$\frac{120}{64}$×48%m克，據(jù)比例關系：
                FeS₂------------------2S
              $\frac{120}{64}$×48%m×（1-2%）    48%m×98%
則S損失為：$\frac{48%m-48%m×98%}{48%m}$×100%=2%，故C正確；
D．二氧化硫生成三氧化硫的反應是放熱的可逆反應，升高溫度平衡向吸熱方向移動，降低SO₂的轉(zhuǎn)化率，故D錯誤；
E．硫酸工業(yè)中在接觸室安裝熱交換器是為了利用二氧化硫生成三氧化硫的反應是放熱，而不是利用SO₃轉(zhuǎn)化為H₂SO₄時放的熱量，故E錯誤；
故答案為：DE；
（3）CO₂是制堿工業(yè)的重要原料，氨堿法中CO₂的來源于合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣，聯(lián)合制堿法中CO₂來源于高溫煅燒石灰石的產(chǎn)物，
故答案為：合成氨廠；煅燒石灰石；
（4）氨堿法的原理為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl，2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，總反應為：2NH₃+CO₂+H₂O+2NaCl_（飽和）=Na₂CO₃+2NH₄Cl
原子利用率=$\frac{106}{17×2+44+18+58.5×2}$×100%=$\frac{106}{213}$×100%≈49.7%，
故答案為：49.7%；
（5）聯(lián)合制堿法是在氨的飽和NaCl溶液中二氧化碳氣體，反應生成碳酸氫鈉，解熱碳酸氫鈉即可制備碳酸鈉，反應的有關方程式為NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl_（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．

點評 本題考查了工業(yè)制硫酸、聯(lián)合制堿法原理，題目難度中等，明確發(fā)生反應原理為解答關鍵，注意掌握工業(yè)制硫酸、聯(lián)合制堿法的原理、設備等知識，試題培養(yǎng)了學生的靈活應用能力．