Question

【題目】硫酸是一種重要的化工原料，也是實(shí)驗(yàn)室中常用的化學(xué)試劑。下面是對硫酸的性質(zhì)、制取、用途等方面的探究，請你共同參與并回答有關(guān)問題。

（探究一）硫酸的性質(zhì)

（1）濃硫酸稀釋過程如圖1所示，b中盛放的物質(zhì)是_______。

（2）如圖2將適量的稀硫酸分別加入A～E五只燒杯中。有氣泡產(chǎn)生的是_____，證明C中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象是__________。

（探究二）硫酸的工業(yè)制法

工業(yè)上以黃鐵礦（主要成分是FeS2）為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程如圖所示，其中沸騰爐內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)是：4FeS2 +11O2 2Fe2O3 +8SO2 。

（1）接觸室中發(fā)生的化學(xué)方程式為___________。

（2）依據(jù)生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖，下列說法正確的是_____（填字母序號）。

A 為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎

B 沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵

C 催化劑能夠提高SO2的反應(yīng)速率和產(chǎn)量

D 吸收塔中98.3%的硫酸從頂部噴灑，增大接觸面積，有利于吸收SO3

（3）接觸室中的SO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，催化劑活性與溫度的關(guān)系如圖所示。在實(shí)際生產(chǎn)中，SO2催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓和450℃（對應(yīng)圖中A點(diǎn)），而沒有選擇SO2轉(zhuǎn)化率更高的C點(diǎn)對應(yīng)的反應(yīng)條件，其原因是_________。

（探究三）探究某黃鐵礦中FeS2的含量。

同學(xué)們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究。

（查閱資料）Na2SO3 +H2O2 ＝Na2SO4 +H2O

（實(shí)驗(yàn)探究）

Ⅰ稱取1.60g黃鐵礦樣品放入如圖所示裝置（夾持裝置省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝�、高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至完全反應(yīng)（同工業(yè)上沸騰爐內(nèi)的反應(yīng)）。

Ⅱ反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進(jìn)行如圖處理。

（問題討論）I中裝置甲瓶內(nèi)盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是_____。

（含量測定）計(jì)算該黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____。（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

【答案】濃硫酸 BD 溶液由紅色變無色 ABD C點(diǎn)對應(yīng)的溫度低，催化劑活性低，反應(yīng)速率也慢 吸收空氣中的二氧化碳，防止干擾實(shí)驗(yàn) 75%

【解析】

探究一：（1）濃硫酸稀釋是將濃硫酸沿?zé)�杯壁緩緩加入盛有水的燒杯中，并不斷用玻璃棒攪拌，所以量筒中盛放的是濃硫酸�?/span>

（2）銅片和稀硫酸不反應(yīng)，鎂條和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣和硫酸鎂，氫氧化鈣和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣和水，碳酸氫鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、二氧化碳和水，氧化鎂和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂和水，所以有氣泡產(chǎn)生的是BD；C中氫氧化鈣和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣和水，溶液由堿性變?yōu)橹行裕�溶液由紅色變無色。

探究二：（1）從圖中信息可知，接觸室中二氧化硫和氧氣反應(yīng)生成三氧化硫，化學(xué)方程式為：；

（2）將黃鐵礦粉碎，增大了接觸面積，可以使黃鐵礦充分燃燒，A正確；沸騰爐排出的礦渣是氧化鐵，可供煉鐵，B正確；催化劑只能夠提高SO2的反應(yīng)速率，不能提高產(chǎn)量，C錯(cuò)誤；吸收塔中98.3%的硫酸從頂部噴灑，增大接觸面積，有利于吸收SO3，D正確；故選ABD；

（3）根據(jù)圖像分析，溫度越高，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率越高；催化劑的活性隨溫度升高，先增大后減小。在實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)選用A點(diǎn)對應(yīng)的反應(yīng)條件而非C點(diǎn)，是因?yàn)?/span>C點(diǎn)對應(yīng)的溫度低，催化劑活性低，反應(yīng)速率也慢。

探究三：將空氣通入裝置甲，甲中盛有氫氧化鈉溶液，將空氣中的二氧化碳吸收，因?yàn)檠b置最后需要用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫，所以必須防止二氧化碳干擾試驗(yàn)，氧氣和黃鐵礦在高溫條件下反應(yīng)生成氧化鐵和二氧化硫，最后用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫。所以I中裝置甲瓶的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止干擾實(shí)驗(yàn)；

洗滌烘干得到的固體是硫酸鋇，設(shè)樣品中FeS2的質(zhì)量為x。

根據(jù)化學(xué)方程式：、、、 可得如下關(guān)系：

則黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)