Question

2．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濃硫酸．
（1）在硫酸工業(yè)生產中，我國采用黃鐵礦為原料生產SO₂，反應的化學方程式為4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，該反應在沸騰爐中進行（填設備名稱）．
（2）為了有利于SO₂轉化為SO₃，且能充分利用熱能，采用了多層催化劑且有熱交換器的接觸室（填設備名稱）中進行反應．在如圖所示的裝置中，C處流出的氣體有SO₃、SO₂、O₂；SO₃進入吸收塔（填設備名稱）用98.3%的H₂SO₄吸收，得到濃硫酸或發(fā)煙硫酸．
（3）實驗測得SO₂反應生成SO₃的轉化率與溫度、壓強有關，請根據下表信息，結合工業(yè)生產實際，選擇最合適的生產條件是400℃，1個標準大氣壓．

壓強/MPa SO2轉化率 溫度/℃	1個大氣壓	5個大氣壓	10個大氣壓	15個大氣壓
400℃	0.9961	0.9972	0.9984	0.9989
500℃	0.9675	0.9767	0.9852	0.9894
600℃	0.8528	0.8897	0.9276	0.9468

（4）吸收塔排出的尾氣中SO₂的含量如果超過500μL/L，就要加以處理后才能排出，處理方法之一是用氨水洗滌煙氣脫硫，用方程式表示氨水洗滌吸收塔排除的尾氣的化學方程式2NH₃•H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O．

Answer 1

分析 本題是利用黃鐵礦燃燒工業(yè)制備硫酸的工業(yè)流程題，涉及沸騰爐里發(fā)生的反應，因為SO₂的催化氧化是可逆反應且是放熱反應，反應需在接觸室里進行，利用熱交換器給反應物預熱，出來的是三種氣體的混合氣體，因SO₃溶解于水放熱，用濃硫酸吸收SO₃可提高吸收效率，尾氣可選擇用氨水吸收，防止污染環(huán)境并變廢為寶，據此分析解題；
（1）根據黃鐵礦的主要成分為4FeS₂，煅燒時與O₂反應生成Fe₂O₃和SO₂；黃鐵礦煅燒的設備是沸騰爐；
（2）SO₂轉化為SO₃在接觸室中進行；根據SO₂與O₂的反應為可逆反應，所以C處流出的氣體有：SO₂、SO₃、O₂；為了防止酸霧的形成，用98.3%的H₂SO₄吸收SO₃，吸收SO₃的設備是吸收塔．
（3）根據SO₂的轉化率及生產成本來選擇．
（4）根據SO₂為酸性氧化物，與堿反應生成鹽和水書寫．

解答 解：（1）黃鐵礦的主要成分為4FeS₂，煅燒時與O₂反應生成Fe₂O₃和SO₂，化學方程式為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；黃鐵礦煅燒的設備是沸騰爐，故答案為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；沸騰爐；
（2）SO₂轉化為SO₃在接觸室中進行；SO₂與O₂的反應為可逆反應，所以C處流出的氣體有：SO₂、SO₃、O₂；為了防止酸霧的形成，用98.3%的H₂SO₄吸收SO₃，吸收SO₃的設備是吸收塔，故答案為：接觸室； SO₃、SO₂、O₂；吸收塔；98.3%的H₂SO₄；
（3）因為SO₂與O₂的反應是放熱反應，所以選擇的溫度為400℃，而1個標準大氣壓時SO₂的轉化率已經很大，再增大壓強，SO₂的轉化率提高不大，但會增加生產成本，所以選擇1個標準大氣壓，故答案為：400℃，1個標準大氣壓；
（4）SO₂為酸性氧化物，與堿反應生成鹽和水，化學方程式為：2NH₃•H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O，故答案為：2NH₃•H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O．

點評 本題考查了工業(yè)制硫酸的生成過程和反應特征，二氧化硫的催化氧化反應的條件選擇，尾氣吸收的方法判斷，二氧化硫接觸室催化氧化反應的平衡移動，題目難度中等．