工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸,其中重要的一步是催化氧化:
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),△H=-196.6kJ?mol-1
(1)生產(chǎn)中為提高反應(yīng)速率和SO2的轉(zhuǎn)化率,下列措施可行的是
 
(填字母).
A.向裝置中充入N2             
B.向裝置中充入過(guò)量的O2
C.使用更高效的催化劑
D.升高溫度
(2)在一密閉容器中充入4mol SO2和一定量O2,當(dāng)放出353.6kJ熱量時(shí),SO2的轉(zhuǎn)化率最接近于
 
(填字母).
A.40%         B.50%        C.80%          D.90%
(3)580℃時(shí),在一密閉容器中充入一定量的SO2和O2,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后測(cè)得SO2、O2和SO3的濃度分別為6.0×10-3mol?L-1、8.0×10-3mol?L-1和4.4×10-2mol?L-1.該溫度下反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)的平衡常數(shù)K=
 
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(4)硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫含量超過(guò)0.05%(體積分?jǐn)?shù))時(shí)需要加以處理后才能排放.現(xiàn)用右圖所示裝置測(cè)定尾氣中SO2的含量,當(dāng)通入尾氣11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)時(shí),碘水恰好褪色.通過(guò)計(jì)算說(shuō)明,該尾氣能否直接排放(寫出計(jì)算過(guò)程).
 
分析:(1)該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng),欲提高SO2的轉(zhuǎn)化率,則改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);
(2)由2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),△H=-196.6kJ?mol-1,則1mol SO2完全反應(yīng),放出98.2kJ的熱量,利用物質(zhì)的量與放出的熱量成正比計(jì)算反應(yīng)的二氧化硫,以此計(jì)算SO2的轉(zhuǎn)化率;
(3)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)=
生成物平衡濃度系數(shù)次冪之積
反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次冪之積
來(lái)計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù);
(4)計(jì)算二氧化硫的含量,根據(jù)硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫含量超過(guò)0.05%(體積分?jǐn)?shù))時(shí)不能任意排放來(lái)回答.
解答:解:(1)A.向裝置中充入N2,化學(xué)平衡不會(huì)移動(dòng),不會(huì)提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率,故A錯(cuò)誤;       
B.向裝置中充入過(guò)量的O2,化學(xué)平衡正向移動(dòng),會(huì)提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率,故B正確;
C.使用更高效的催化劑,不會(huì)引起化學(xué)平衡的移動(dòng),不會(huì)提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率,故C錯(cuò)誤;
D.升高溫度,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),二氧化硫的轉(zhuǎn)化率減小,故D錯(cuò)誤.
故選:B.
(2)設(shè)反應(yīng)的二氧化硫?yàn)閤,則
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),△H=-196.6kJ?mol-1
2mol                        196.6kJ
 x                          353.6kJ
2
x
=
196.6
353.6
,解得x=3.6mol,
所以SO2的轉(zhuǎn)化率為
3.6
4
×100%=90%,
故選:D.
(3)反應(yīng)達(dá)到平衡后測(cè)得SO2、O2和SO3的濃度分別為6.0×10-3mol?L-1、8.0×10-3mol?L-1和4.4×10-2mol?L-1.該溫度下反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)的平衡常數(shù)K=
c2(SO3)
c2(SO2)?c(O2)
=
(4.4×10-2)2
(8.0×10-3)?(6.0×10-3)2
=6.72×103,
故答案為:6.72×103;
(4)根據(jù)反應(yīng)SO2+I2+2H2O═H2SO4+2HI,n(SO2)=n(I2)=20×10-3 L×0.025 mol/L=0.0005 mol,V(SO2)=0.0005 mol×22.4 L/mol=0.0112 L
V(SO2)%=
0.0112L
11.2L
×100%=0.1%>0.05%,故不能直接排放,
故答案為:反應(yīng)中SO2+I2+2H2O═H2SO4+2HI,n(SO2)=n(I2)=20×10-3 L×0.025 mol/L=0.0005 mol,V(SO2)=0.0005 mol×22.4 L/mol=0.0112 L,V(SO2)%=
0.0112L
11.2L
×100%=0.1%>0.05%,故不能直接排放.
點(diǎn)評(píng):本題涉及化學(xué)平衡的影響因素以及平衡的計(jì)算等知識(shí),主要知識(shí)的歸納和整理是解題的關(guān)鍵,難度不大.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

工業(yè)上以黃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等對(duì)環(huán)境有較大影響的有害氣體.能用于測(cè)定硫酸尾氣中SO2含量的是( 。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

[化學(xué)--選修化學(xué)與技術(shù)]工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸.
(1)寫出燃燒黃鐵礦的化學(xué)方程式
4FeS2+11O2
 高溫 
.
 
2Fe2O3+8SO2
4FeS2+11O2
 高溫 
.
 
2Fe2O3+8SO2

(2)接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是
2SO2+O2
催化劑
加熱
2SO3
2SO2+O2
催化劑
加熱
2SO3

(3)判斷下列說(shuō)法正確的是(選填序號(hào)字母)
abd
abd

a.為使黃鐵礦充分燃燒,需將其粉碎
b.過(guò)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)吸收塔中用濃硫酸吸收三氧化硫而不用水的原因是
避免形成酸霧
避免形成酸霧

(5)吸收塔排出的尾氣可以用兩種方法處理:
方法①:先用氨水吸收,再用濃硫酸處理.用濃硫酸處理的主要目的是
獲得較高濃度的SO2
獲得較高濃度的SO2
;
方法②:先用含一定水的亞硫酸鈉吸收后再加熱處理,也可達(dá)到與方法①相同的目的.為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,其所需能量可以由
流程中三步驟產(chǎn)生的廢熱提供
流程中三步驟產(chǎn)生的廢熱提供
提供.與方法①相比,方法②的優(yōu)點(diǎn)是
亞硫酸鈉可以循環(huán)利用
亞硫酸鈉可以循環(huán)利用

(6)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的離子方程式是
SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-
SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸主要分為三個(gè)階段進(jìn)行,即煅燒、催化氧化、吸收.請(qǐng)回答下列個(gè)問(wèn)題:

(1)煅燒黃鐵礦形成的爐氣必須經(jīng)除塵、洗滌、干燥,其主要目的是
防止催化劑中毒
防止催化劑中毒

(2)催化氧化所使用的催化劑釩觸媒(V2O5)能加快二氧化硫氧化速率,此過(guò)程中產(chǎn)生了一連串的中間體(如圖一).其中a、c二步的化學(xué)方程式可表示為:
SO2+V2O5?SO3+V2O4
SO2+V2O5?SO3+V2O4
、
4VOSO4+O2?2V2O5+4SO3
4VOSO4+O2?2V2O5+4SO3

(3)550℃時(shí),SO2轉(zhuǎn)化為SO3的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖二所示.則:將2.0mol SO2和1.0mol O2置于5L密閉容器中,反應(yīng)達(dá)平衡后,體系總壓強(qiáng)為0.10M Pa.該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于
400 L?mol-1
400 L?mol-1
.A與B表示不同壓強(qiáng)下的SO2轉(zhuǎn)化率,通常情況下工業(yè)生產(chǎn)中采用常壓的原因是
使用常壓SO2就可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率
使用常壓SO2就可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率

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科目:高中化學(xué) 來(lái)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(gè)階段進(jìn)行,即煅燒、催化氧化、吸收.請(qǐng)回答下列個(gè)問(wèn)題:
(1)煅燒黃鐵礦形成的爐氣必須經(jīng)除塵、洗滌、干燥后進(jìn)入
接觸室
接觸室
(填設(shè)備名稱)

(2)催化氧化階段反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)
催化劑
2SO3(g);△H<0
550℃時(shí),SO2轉(zhuǎn)化為SO3的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系
如圖1所示.
理論上要提高SO2的轉(zhuǎn)化率,反應(yīng)的條件應(yīng)是
溫、高壓(填“高”、“低”、或“!保ǔG闆r下工業(yè)生產(chǎn)中采用常壓的原因是
使用常壓SO2就可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率
使用常壓SO2就可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率

將2.0mol SO2和1.0mol O2置于5L密閉容器中,反應(yīng)達(dá)平衡后,體系總壓強(qiáng)為0.10M Pa.該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于
400L?mol-1
400L?mol-1

(3)為循環(huán)利用催化劑,科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝,
回收率達(dá)91.7%以上.已知廢釩催化劑中含有V2O5、VOSO4及不溶性殘?jiān)殚嗁Y料知:VOSO4可溶于水,V2O5難溶于水,NH4VO3難溶于水.該工藝的流程如圖.

則:反應(yīng)①②③④中屬于氧化還原反應(yīng)的是
①②
①②
(填數(shù)字序號(hào)),反應(yīng)③的離子方程式為
NH4++VO3-═NH4VO3
NH4++VO3-═NH4VO3
.該工藝中反應(yīng)③的沉淀率(又稱沉礬率)是回收釩的關(guān)鍵之一,沉釩率的高低除受溶液pH影響外,還需要控制氯化銨系數(shù)(NH4Cl加入質(zhì)量與料液中V2O5的質(zhì)量比)和溫度.根據(jù)下圖試建議控制氯化銨系數(shù)和溫度:
4
4
、
80℃
80℃
. 

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