Question

2．硫酸是工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的產(chǎn)品之一，在化學(xué)工業(yè)的很多領(lǐng)域都要用到濃硫酸．
（1）在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，我國采用黃鐵礦為原料生產(chǎn)SO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，該反應(yīng)在沸騰爐中進(jìn)行（填設(shè)備名稱）．
（2）為了有利于SO₂轉(zhuǎn)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(shè)備名稱）中進(jìn)行反應(yīng)．在如圖所示的裝置中，C處流出的氣體有SO₃、SO₂、O₂；SO₃進(jìn)入吸收塔（填設(shè)備名稱）用98.3%的H₂SO₄吸收，得到濃硫酸或發(fā)煙硫酸．
（3）實(shí)驗(yàn)測得SO₂反應(yīng)生成SO₃的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)有關(guān)，請根據(jù)下表信息，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，選擇最合適的生產(chǎn)條件是400℃，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓．

壓強(qiáng)/MPa SO2轉(zhuǎn)化率 溫度/℃	1個(gè)大氣壓	5個(gè)大氣壓	10個(gè)大氣壓	15個(gè)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(xué)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(yīng)，因?yàn)镾O₂的催化氧化是可逆反應(yīng)且是放熱反應(yīng)，反應(yīng)需在接觸室里進(jìn)行，利用熱交換器給反應(yīng)物預(yù)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(jù)此分析解題；
（1）根據(jù)黃鐵礦的主要成分為4FeS₂，煅燒時(shí)與O₂反應(yīng)生成Fe₂O₃和SO₂；黃鐵礦煅燒的設(shè)備是沸騰爐；
（2）SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃在接觸室中進(jìn)行；根據(jù)SO₂與O₂的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，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(shè)備是吸收塔．
（3）根據(jù)SO₂的轉(zhuǎn)化率及生產(chǎn)成本來選擇．
（4）根據(jù)SO₂為酸性氧化物，與堿反應(yīng)生成鹽和水書寫．

解答 解：（1）黃鐵礦的主要成分為4FeS₂，煅燒時(shí)與O₂反應(yīng)生成Fe₂O₃和SO₂，化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；黃鐵礦煅燒的設(shè)備是沸騰爐，故答案為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；沸騰爐；
（2）SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃在接觸室中進(jìn)行；SO₂與O₂的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，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(shè)備是吸收塔，故答案為：接觸室； SO₃、SO₂、O₂；吸收塔；98.3%的H₂SO₄；
（3）因?yàn)镾O₂與O₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以選擇的溫度為400℃，而1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大，再增大壓強(qiáng)，SO₂的轉(zhuǎn)化率提高不大，但會增加生產(chǎn)成本，所以選擇1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，故答案為：400℃，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；
（4）SO₂為酸性氧化物，與堿反應(yīng)生成鹽和水，化學(xué)方程式為：2NH₃•H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O，故答案為：2NH₃•H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了工業(yè)制硫酸的生成過程和反應(yīng)特征，二氧化硫的催化氧化反應(yīng)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(yīng)的平衡移動，題目難度中等．