Question

9．硫酸具有重要的用途，某工廠用如圖2示的工藝流程生產(chǎn)硫酸．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）與以硫鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比，該工藝的特點(diǎn)是A．
A．耗氧量減少      B．二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高
C．產(chǎn)生的廢渣減少  D．不需要使用催化劑
（2）氣體a的成分是二氧化硫和氧氣．
（3）進(jìn)入接觸室的氣體，須先經(jīng)過(guò)凈化室的原因是防止混合氣體中的灰塵、水蒸氣等在接觸室中導(dǎo)致催化劑中毒．
①吸收塔中吸收SO₃的物質(zhì)名稱是98.3%濃硫酸．
②以SO₂和O₂為原料，利用電化學(xué)原理也可以制備硫酸，裝置如圖2電極為多孔的材料，能吸附氣體，同時(shí)也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸．B極的電極反應(yīng)式為SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺．
③吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，得到銨鹽M，再用濃硫酸 處理M，得到較髙濃度的SO₂．SO₂既可作為生產(chǎn)硫酸的原料循環(huán)再利用，也可用于工業(yè)制溴過(guò)程中吸收潮濕空氣中的Br₂．SO₂吸收Br₂時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺．
④為確定③中銨鹽M的成分，將不同質(zhì)量的銨鹽分別加入50.00ml相同濃度的NaOH溶液中，沸水浴加熱至氣體全部逸出（此溫度下銨鹽不分解），測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)狀況下NH₃的體積如表：

銨鹽的質(zhì)量/g	2.15	4.30	6.45
NH3的體積/mL	672	1344	1344

該銨鹽的成分是NH₄HSO₃和（NH₄）₂SO₃，其物質(zhì)的量之比是1：1．

Answer 1

分析 （1）A、硫鐵礦中鐵的氧化需要消耗O₂；
B、原料選擇與SO₂的轉(zhuǎn)化率無(wú)關(guān)；
C、用硫鐵礦為原料產(chǎn)生的廢渣較多，但廢氣量相同；
D、用SO₂制取SO₃的過(guò)程中都需要使用催化劑；
（2）二氧化硫與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫?yàn)榭赡娣磻?yīng)，不能進(jìn)行到底；
（3）①接觸室中凈化氣體可以防止催化劑中毒；
②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；
③本題為SO₂與O₂反應(yīng)生成SO₃，SO₃再與水化合生成硫酸，根據(jù)硫酸的出口判斷正負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，原電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)；
④三組所用氫氧化鈉的物質(zhì)的量相同，而第1組生成的氣體比其他兩組都少，以此判斷反應(yīng)的過(guò)量，根據(jù)第1組數(shù)據(jù)，用討論的方法判斷物質(zhì)的成分；設(shè)出亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的物質(zhì)的量，根據(jù)質(zhì)量和物質(zhì)的量列式計(jì)算出二者的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）A．硫鐵礦中鐵的氧化需要消耗O₂，故A正確；
B．原料選擇與SO₂的轉(zhuǎn)化率無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；
C．用硫鐵礦為原料產(chǎn)生的廢渣較多，但廢氣量相同，故C錯(cuò)誤；
D．用SO₂制取SO₃的過(guò)程中都需要使用催化劑，故D錯(cuò)誤；
故選：A；
（2）二氧化硫與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫?yàn)榭赡娣磻?yīng)，不能進(jìn)行到底，未反應(yīng)的二氧化硫和氧氣可以繼續(xù)循環(huán)使用；
故答案為：二氧化硫和氧氣；
（3）①接觸室中凈化氣體可以防止催化劑中毒；
故答案為：防止混合氣體中的灰塵、水蒸氣等在接觸室中導(dǎo)致催化劑中毒；
②吸收塔中用98.3%的H₂SO₄來(lái)吸收SO₃，原因是用水吸收易形成酸霧阻止三氧化硫的吸收；
故答案為：98.3%濃硫酸；
③該原電池中，負(fù)極上失電子被氧化，所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，正極上投放的氣體是氧氣，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，根據(jù)硫酸和水的出口方向知，B極是負(fù)極，A極是正極，所以B極上的電極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；
④三組所用氫氧化鈉的物質(zhì)的量相同，而第1組生成的氣體比其他兩組都少，所以第1組氫氧化鈉過(guò)量，1組中白色固體反應(yīng)完全，1組反應(yīng)生成的氨氣為：n（NH₃）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol；
若鹽全為（NH₄）₂SO₃，生成的NH₃為：n（NH₃）=$\frac{2.15g}{116g/mol}$×2=0.037mol＞0.03mol，
若A全為NH₄HSO₃，生成的NH₃為：n（NH₃）=$\frac{2.15g}{99g/mol}$=0.022mol＜0.03mol，
所以得到的鹽為：NH₄HSO₃和（NH₄）₂SO₃混合物；
設(shè)（NH₄）₂SO₃物質(zhì)的量為xmol，NH₄HSO₃物質(zhì)的量為ymol，
依據(jù)氮原子個(gè)數(shù)守恒得：2x+y=0.03；
依據(jù)質(zhì)量守恒得：116x+99y=2.15；
解得：x=y=0.01mol；所以二者物質(zhì)的量之比為：1：1；
故答案為：NH₄HSO₃和（NH₄）₂SO₃；1：1；

點(diǎn)評(píng) 本題以工業(yè)制備的硫酸的工藝流程為載體考查了接觸法制備硫酸的原理，涉及物質(zhì)的性質(zhì)、電極反應(yīng)式的書寫、混合物的計(jì)算，注意對(duì)表中數(shù)據(jù)的分析是解題關(guān)鍵，考查學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力，做題中注意討論法的應(yīng)用．