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以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：

（1）將燃燒黃鐵礦的化學(xué)方程式補充完整
4

+11O₂

高溫

2Fe₂O₃+8SO₂
（2）接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

．
（3）依據(jù)工藝流程圖判斷下列說法正確的是（選填序號字母）

．
a．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎
b．過量空氣能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率
c．使用催化劑能提高SO₂的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率
d．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵
（4）每160g SO₃氣體與H₂O化合放出260.6kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是

．
（5）吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO₂和銨鹽．
①SO₂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)制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br₂．SO₂吸收Br₂的離子方程式是

．
②為測定該銨鹽中氮元素的質(zhì)量分數(shù)，將不同質(zhì)量的銨鹽分別加入到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），該氣體經(jīng)干燥后用濃硫酸吸收完全，測定濃硫酸增加的質(zhì)量．
部分測定結(jié)果：
銨鹽質(zhì)量為10.00g和20.00g時，濃硫酸增加的質(zhì)量相同；
銨鹽質(zhì)量為30.00g時，濃硫酸增加的質(zhì)量為0.68g；銨鹽質(zhì)量為40.00g時，濃硫酸的質(zhì)量不變．
計算：該銨鹽中氮元素的質(zhì)量分數(shù)是

%；若銨鹽質(zhì)量為l5.00g，濃硫酸增加的質(zhì)量為

．（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）

分析：（1）利用工業(yè)制硫酸的原理分析，需要的原料是黃鐵礦；
（2）接觸室內(nèi)的反應(yīng)是二氧化硫的催化氧化；
（3）依據(jù)影響反應(yīng)速率的因素和平衡移動的影響因素分析解答；
（4）每160g SO₃氣體物質(zhì)的量為2mol；與液態(tài)H₂O化合放出260.6kJ的熱量，依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法寫出，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)量的反應(yīng)熱；
（5）二氧化硫吸收溴單質(zhì)利用的是二氧化硫的還原性和溴單質(zhì)的氧化性；根據(jù)氧化還原反應(yīng)書寫離子方程式；
（6）本反應(yīng)歷程是：OH^-首先是和NH₄HSO₃中的H⁺反應(yīng)，隨后有多的OH^-再和NH₄⁺反應(yīng)放出氨氣，所以隨著銨鹽的量的增大，NH₄HSO₃的量也增大，放出的氨氣的量會為0．濃硫酸增加的質(zhì)量就是氨氣的質(zhì)量．第一次和第二次放出的氨氣的量是一樣的，所以說第一次肯定是OH^-的量過量．利用第二次的量計算（因為是OH^-不足）．

解答：解：（1）依據(jù)題意，黃鐵礦是制硫酸的第一步所需的原料，由成分可知化學(xué)式為FeS₂，故答案為：FeS₂；
（2）沸騰爐中生成的二氧化硫氣體和空氣中的氧氣在接觸室內(nèi)發(fā)生的催化氧化反應(yīng)生成三氧化硫；2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃ 故答案為：2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃；
（3）粉碎礦石增大接觸面積提高反應(yīng)速率；增加空氣的量會使平衡正向進行，提高了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；催化劑只改變速率不改變平衡，不改變轉(zhuǎn)化率；生產(chǎn)過程中的礦渣中含有三氧化二鐵；所以正確的是abd；故答案為：abd；
（4）每160g SO₃氣體物質(zhì)的量為2mol；與液態(tài)H₂O化合放出260.6kJ的熱量，1mol三氧化硫和水反應(yīng)放熱130.3KJ；熱化學(xué)方程式為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol
故答案為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol；
（5）①SO₂吸收Br₂的反應(yīng)中二氧化硫被氧化為硫酸，溴單質(zhì)被還原為溴化氫，離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
②從吸收塔出來的氣體用一定量氨水吸收，得到的銨鹽產(chǎn)品是（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃的混合物；本反應(yīng)歷程是：OH^-首先是和NH₄HSO₃中的H⁺反應(yīng)，隨后有多的OH^-再和NH₄⁺反應(yīng)放出氨氣，所以隨著銨鹽的量的增大，NH₄HSO₃的量也增大，放出的氨氣的量會為0；
由題知銨鹽質(zhì)量為30.00g時，產(chǎn)生0.04molNH₃．該銨鹽中NH₄HSO₄先與NaOH溶液反應(yīng)，2NH₄HSO₄+2NaOH=（NH₄）₂SO₄+Na₂SO₄+H₂O，只有當NH₄HSO₄中的H⁺消耗完全后，NH₄⁺才能與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生NH₃，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O．據(jù)此判斷銨鹽質(zhì)量為10.00g時NaOH溶液過量，銨鹽質(zhì)量為20.00g和30.00g時，消耗的NaOH質(zhì)量相等．設(shè)10.00g銨鹽中NH₄HSO₄ 與（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量分別為X、Y，n（NH₃）=n（OH^-）-n（H⁺），則有：

銨鹽質(zhì)量/g	10.00	20.00	30.00	40.00
含NH₄HSO₄、（NH₄）₂SO₄/mol	X、Y	2X、2Y	3X、3Y	4X、4Y
產(chǎn)生NH₃/mol	X+2Y	X+2Y	0.04	0
消耗NaOH/mol	2X+2Y	3X+2Y	3X+0.04	3X+0.04

因此3X+2Y=3X+0.04，解得Y=0.02mol，又115X+132Y=10.00，得X=0.064mol．則該銨鹽中氮元素的質(zhì)量分數(shù)=

(0.064+2×0.02)×14

10.00

×100%=14.56%．計算15.00 g銨鹽與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生的NH₃；由上面討論可知此NaOH溶液中共有0.232molNaOH，當銨鹽質(zhì)量為15.00g時含0.096mol NH₄HSO₄和0.03mol （NH₄）₂SO₄，共有NH₄⁺和H⁺ 0.252mol，故NaOH不足，此時產(chǎn)生n（NH₃）=（0.232-0.096）mol=0.136mol，NH₃的質(zhì)量=0.136mol×17g/mol=2.31g．
故答案為：14.56； 2.31g．

點評：本題考查了工業(yè)制硫酸的基本原理，考查化學(xué)平衡的影響因素和化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，以硫酸工業(yè)尾氣的吸收為載體考查化學(xué)計算，涉及混合物計算，過量問題的計算、范圍討論型計算、信息遷移型計算、NH₄⁺、H⁺與NaOH溶液反應(yīng)的先后順序等知識，定性與定量相結(jié)合，綜合性強，難度較大．

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相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（2010?海南）Ⅰ固硫劑是把煤燃燒時生成的二氧化硫以鹽的形式固定在爐渣中的物質(zhì)，可減少二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴荆铝形镔|(zhì)中可用做固硫劑的有

A、B

A．CaO B．Na₂C0₃ C．NH₄N0₃ D．P₂0₅
Ⅱ以黃鐵礦為原料，采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡示如下：

請回答下列問題：
（1）在爐氣制造中，生成S0₂的化學(xué)方程式為

4FeS₂+11O₂

高溫

4Fe₂O₃+8SO₂

4FeS₂+11O₂

高溫

4Fe₂O₃+8SO₂

；
（2）爐氣精制的作用是將含S0₂的爐氣

除塵、

、

水洗

及干燥，如果爐氣不經(jīng)過精制，對S0₂催化氧化的影響是

砷、硒等化合物會使催化劑中毒，水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響

．
（3）精制爐氣（含SO₂體積分數(shù)為7%、O₂為ll%、N₂為82%）中S0₂平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強關(guān)系如下圖所示．在實際生產(chǎn)中，S0₂催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓、450℃；左右（對應(yīng)圖中A點），而沒有選擇S0₂轉(zhuǎn)化率更高的B或C點對應(yīng)的反應(yīng)條件，其原因分別是

不選B點，因為壓強越大對設(shè)備的投資越大，消耗的動能越大．SO₂的轉(zhuǎn)化率在1個大氣壓下的轉(zhuǎn)化率已達到97%左右，在提高壓強，SO₂的轉(zhuǎn)化率提高的余地很小，所以采用1個大氣壓

、

不選C點，因為溫度越低，SO₂的轉(zhuǎn)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，故選擇A點，而不選擇C點．

；

（4）在S0₂催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器的目的是

利用反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱原料氣體

、

上層反應(yīng)氣經(jīng)熱交換器溫度降到400～500℃進入下層使反應(yīng)更加完全

，從而充分利用能源．

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科目：高中化學(xué) 來源：福建省泉州市德化縣2010屆高三上學(xué)期期末考試化學(xué)試卷 題型：022

以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：

(1)請寫出沸騰爐中黃鐵礦燃燒的化學(xué)方程式：________________．

(2)接觸室中2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，反應(yīng)過程的能量變化如圖所示．已知1 mol　SO₂(g)氧化為1 mol　SO₃(g)的ΔH＝－99 kJ·mol^－1．請回答下列問題：

①依據(jù)工藝流程圖判斷下列說法正確的是(選填序號字母)________．

a．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎

b．過量空氣能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率

c．使用催化劑能提高SO₂的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率

d．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵

②反應(yīng)達到平衡時，平衡常數(shù)表達式K＝________，升高溫度，K值________(填“增大”、“減小”或“不變”)；圖中△H＝________KJ·mol^－1．

③圖中C點表示________，E的大小對該反應(yīng)的反應(yīng)熱________(填“有”或“無”)影響．該反應(yīng)通常用V₂O₅作催化劑，加V₂O₅會使圖中B點________(填“升高”或“降低”)．

④如果反應(yīng)速率v(SO₂)為0.05 mol·L^－1·min^－1，則v(O₂)＝________mol·L^－1·min^－1；

⑤已知單質(zhì)硫的燃燒熱為－296 KJ·mol^－1，計算由S(s)生成3 mol　SO₃(g)的△H＝________．

(3)吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO₂和銨鹽．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)制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br₂．SO₂吸收Br₂的離子方程式是________________．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸，根據(jù)下列方程式：

（1）FeS₂（s）+11/4O₂（g）====1/2Fe₂O₃（s）+2SO₂（g）；ΔH=－835 kJ·mol^－¹

（2）SO₂（g）+1/2O₂（g）====SO₃（g）；ΔH=－98.3 kJ·mol^－¹

（3）SO₃（g）+H₂O（l）====H₂SO₄（l）；ΔH=－130.3 kJ·mol^－¹

計算將1.0 mol FeS₂中的硫全部轉(zhuǎn)化為H₂SO₄，理論上可產(chǎn)生多少熱量？

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸主要分為三個階段進行，即在沸騰爐中煅燒黃鐵礦、SO₂的催化氧化及其SO₃的吸收。請回答下列幾個有關(guān)硫酸工業(yè)中的幾個問題。

（1）生產(chǎn)硫酸最古老的方法是以綠礬為原料，在蒸餾釜中煅燒。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2FeSO₄·7H₂O Fe₂O₃ + SO₂↑+ SO₃↑+ 14H₂O。其中三氧化硫與水蒸氣同時冷凝便得到硫酸。用如圖所示裝置模擬用綠礬制硫酸的實驗，并檢驗生成的硫酸和二氧化硫（加熱裝置已略去）。其中b為干燥的試管。下列關(guān)于該反應(yīng)說法正確的是( )

A．若將反應(yīng)后的三種氣體通入BaCl₂溶液中，產(chǎn)生的沉淀為BaSO₃、BaSO₄

B．b中產(chǎn)物用紫色石蕊試液即可檢驗出其中H⁺和SO₄²^—

C．為檢驗反應(yīng)的另一種生成物，試管c中應(yīng)加入的試劑為NaOH溶液

D．b中所得到的硫酸的質(zhì)量分數(shù)為29.5%

(2)從沸騰爐中出來的爐氣必須經(jīng)除塵、洗滌、干燥后進入接觸室，其主要目的是__________。

(3)接觸室中熱交換器是實現(xiàn)冷熱交換的裝置�；瘜W(xué)實驗中也經(jīng)常利用熱交換來實現(xiàn)某種實驗?zāi)康模鐨�、液熱交換時通常使用的儀器是______________。

(4)接觸室中主要反應(yīng)是SO₂的催化氧化，在生成硫酸的過程中，釩觸媒(V₂O₅)所以能加快二氧化硫氧化的速度，除了具有吸附作用外，有人認為反應(yīng)過程中還產(chǎn)生了一連串的中間體(如圖)。c步的化學(xué)方程式可表示為_______________________。

(5) 工業(yè)上以硫鐵礦為原料制硫酸所產(chǎn)生的尾氣除了含有N₂、O₂外，還含有SO₂、微量的SO₃和酸霧。為了保護環(huán)境，同時提高硫酸工業(yè)的綜合經(jīng)濟效益，應(yīng)盡可能將尾氣中的SO₂轉(zhuǎn)化為有用的副產(chǎn)品。將尾氣通入粉末狀的碳酸鈣或熟石灰的懸濁液中，經(jīng)過一系列處理后得到一種相對分子質(zhì)量為172的化工原料J。試寫出J的化學(xué)式_________。

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科目：高中化學(xué) 來源：模擬題 題型：填空題

[三選一選修2：化學(xué)與技術(shù)]
以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：

(1)沸騰爐中反應(yīng)的化學(xué)方程式為______，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是______，在上述流程圖E用線段表示出接觸室兩個出口出來的與制備反應(yīng)有關(guān)的氣體成分及去向。
(2)依據(jù)工藝流程圖判斷下列說法錯誤的是___________。
a．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎
b．過量空氣能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率
c．使用催化劑能提高SO₂的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率
d．從沸騰爐出來的SO₂需要凈化，其目的是防止催化劑“中毒”
(3)硫酸工業(yè)是一種易造成多種形式環(huán)境污染的工業(yè)，但若處置得當，不僅可防止污染的發(fā)生，而且能變廢為寶。請你提出一種對尾氣進行無害化處理的方案（用方程式表示）________；對礦渣的合理利用方法是_________；對沸騰爐中余熱的利用方法是__________________________ .
(4)某工廠用500t含硫48%的黃鐵礦制備硫酸，若在沸騰爐中有2%的FeS₂損失，在接觸室中SO₃的產(chǎn)率為96%，則可得到98%的濃硫酸的質(zhì)量是______________。
a.705.6t    b.720 t c.734.7 t    d.750 t

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同步練習(xí)冊答案

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