Question

[化學—選修2：化學與技術]（15分）

硫酸是工業(yè)生產中最為重要的產品之一，在化學工業(yè)的很多領域都要用到硫酸，如橡膠的硫化、表面活性劑“烷基苯硫酸鈉”的合成，鉛蓄電池的生產等。工業(yè)上生產硫酸的流程圖如下：

請回答下列問題

（1）在硫酸工業(yè)生產中，我國采用黃鐵礦為原料生產SO2，已知1g完全燃燒放出7.2kJ的熱量燃燒反應的熱化學方程式_______ ______。 

（2）為了有利于SO2轉化為SO3，且能充分利用熱能，采用在具有多層催化劑且又熱交換的________(填儀器名稱)中進行反應。在如圖Ⅰ所示的裝置中， A處氣體進入裝置前需凈化的原因是 。

（3）精制爐氣（含有體積分數(shù)為7%、O2為11%、N2為82%）中平衡 轉化率與溫度及壓強關系如圖2所示、在實際生產中，催化氧化反應的條件選擇常壓、左右（對應圖中A點）：而沒有選擇轉化率更高的B或C點對應的反應條件，其原因分別是： 、 。

（4）已知：焙燒明礬的化學方程式4KAl（SO4）2?12H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O。

焙燒711t明礬（M=474g/mol），若 的利用率為95%，可生產質量分數(shù)為98%的硫酸 t。（結果保留小數(shù)點后一位）

（5）除硫酸工業(yè)外，還有許多工業(yè)生產。下列相關的工業(yè)生產流程中正確的是

A．向裝置中通入氮氣且保持體積不變 

B．向裝置中通入氧氣且保持體積不變 

C．添加更多的催化劑 

D．降低溫度，及時轉移SO3

 

Answer 1

（第四空3分，其余2分）

（1）4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g) △H=-3456kJ/mol

（2）接觸室 防止催化劑中毒；水蒸氣對設備和生產有不良影響

（3）不選B點，因為壓強越大對設備的投資越大，消耗的動能大，二氧化硫原料的轉化率在1個大氣壓時已達97%左右，再提高壓強二氧化硫的轉化率提高余地很小，所以采用1個大氣壓；

不選C點，因為溫度越低，二氧化硫的轉化率雖然更高，但是催化劑的催化效率受到影響，450°C時，催化劑的催化效率最高，所以選擇A點，不選C點。

（4）320.6

（5）B

【解析】

試題分析：（1）FeS2的摩爾質量是120g/mol，則4mol的FeS2完全燃燒放出的熱量為7.2kJ×120×4=3456kJ，所以熱化學方程式為4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g) △H=-3456kJ/mol

（2）二氧化硫轉化為三氧化硫在接觸室中進行；A處氣體中含有雜質易使催化劑中毒，且水蒸氣對設備和生產有不良影響，所以在進入接觸室之前需凈化；

（3）在反應2SO2+O2?2SO3中，SO2轉化率較高，工業(yè)上一般不采用更高的壓強，因為壓強越大對設備的投資越大，消耗的動能越大．SO2的轉化率在1個大氣壓下的轉化率已達到97%左右，在提高壓強，SO2的轉化率提高的余地很��；本反應為放熱反應，工業(yè)生產中不采取較低的溫度，因為溫度越低，SO2的轉化率雖然更高，但催化劑的催化作用會受影響，450℃時，催化劑的催化效率最高。所以選擇A點。

（4）根據明礬焙燒的化學方程式及元素守恒規(guī)律得：4KAl（SO4）2?12H2O～9SO2～9H2SO4，二氧化硫的利用率為95%，設焙燒711t明礬可生成98%的硫酸質量為x：4KAl（SO4）2?12H2O～9H2SO4，

4×474 9×98

711t×95% x×98%

解得x=320.6t

（5）A、通入與反應無關的氣體，體積不變，壓強增大，對平衡無影響，且對反應裝置無利，錯誤；B、向裝置中通入氧氣且保持體積不變，可以增大氧氣的濃度，反應速率加快，平衡正向移動，二氧化硫的轉化率提高，對生產有利，正確；C、催化劑只能加快反應速率，不能改變平衡，錯誤；D、轉移SO3減少生成物濃度，平衡正向移動，二氧化硫轉化率提高，但溫度降低會使催化劑的活性降低，反應速率減慢，對生產不利，錯誤，答案選B。

考點：考查工業(yè)中硫酸的制備，二氧化硫的催化氧化，反應的計算，化學平衡理論的應用