Question

[化學-化學與技術]硫酸工業(yè)生產(chǎn)應考慮綜合經(jīng)濟效益問題．
（1）若從下列四個城市中選擇一處新建一座硫酸廠，你認為廠址宜選在______的郊區(qū)（填標號）；
A．有豐富黃鐵礦資源的城市
B．風光秀麗的旅游城市
C．消耗硫酸甚多的工業(yè)城市
D．人口稠密的文化、商業(yè)中心城市
（2）CuFeS₂是黃鐵礦的另一成分，煅燒時CuFeS₂轉化為CuO、Fe₂O₃ 和SO₂，該反應的化學方程式為______．
（3）在硫酸工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都是正確的是______．
A．黃鐵礦燃燒前需要粉碎，因為大塊的黃鐵礦不能在空氣中燃燒
B．從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中二氧化硫會與雜質反應
C．二氧化硫氧化為三氧化硫時需使用催化劑，這樣可以提高二氧化硫的轉化率
D．三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以提高三氧化硫的吸收效率
（4）由硫酸廠沸騰爐排出的礦渣中含有Fe₂O₃、CuO、CuSO₄（由CuO與SO₃ 在沸騰爐中化合而成），其中硫酸銅的質量分數(shù)隨沸騰爐溫度不同而變化（見下表）

沸騰爐溫度/℃	600	620	640	660
爐渣中CuSO4的質量分數(shù)/%	9.3	9.2	9.0	8.4

已知CuSO₄ 在低于660℃時不會分解，請簡要分析上表中CuSO₄的質量分數(shù)隨溫度升高而降低的原因______．

Answer 1

解：（1）A．硫酸廠廠址的選擇綜合經(jīng)濟效益考慮，硫酸產(chǎn)品的運輸成本要高于原料黃鐵礦的運輸成本．故A不正確；
B．風光秀麗的旅游城市，不靠近原料基地，也不靠近消耗硫酸的工業(yè)城市，導致原料運輸與產(chǎn)品運輸成本高，同時還會對旅游城市造成污染．故B不正確；
C．由于硫酸產(chǎn)品的運輸成本要高于原料黃鐵礦的運輸成本，所以廠址應選擇在消耗硫酸甚多的工業(yè)城市．故C正確；
D．人口稠密的文化、商業(yè)中心城市，遠離原料基地和消耗硫酸的工業(yè)城市，同時為了防止污染環(huán)境，不宜考慮作為硫酸廠廠址．故D不正確；
故答案為：C；
（2）根據(jù)題意可知，高溫煅燒時CuFeS₂時，反應物為CuFeS₂和O₂，生成物為CuO、Fe₂O₃ 和SO₂，再根據(jù)化合價升降法配平氧化還原反應方程式，
故答案為：4CuFeS₂+13O₂ 4CuO+2Fe₂O₃+8SO₂；
（3）A．在硫酸工業(yè)制法中，黃鐵礦燃燒前需要粉碎，是為了增大與空氣的接觸面，加快反應速率，不是因為大塊的黃鐵礦不能在空氣中燃燒．故A不正確；
B．從沸騰爐出來的爐氣中含有SO₂、O₂、N₂、水蒸氣、灰塵、砷硒化合物等，由于砷硒化合物能導致催化劑失去催化活性，因此需凈化，不是因為爐氣中二氧化硫會與雜質反應，故B不正確；
C．二氧化硫氧化為三氧化硫時需使用催化劑，目的是加快反應速率，提高產(chǎn)量．并不能提高二氧化硫的轉化率，故C不正確；
D．在吸收塔中三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以提高三氧化硫的吸收效率．故D正確；
故答案為：D；
（4）硫酸廠沸騰爐排出的礦渣中含有Fe₂O₃、CuO、CuSO₄（由CuO與SO₃ 在沸騰爐中化合而成），根據(jù)題意由表中數(shù)據(jù)可知，硫酸銅的質量分數(shù)隨沸騰爐溫度升高而降低，是因為反應CuO+SO₃CuSO₄中SO₃的質量減少導致的，根據(jù)2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）），△H=-98.3kJ?mol^-1反應制備SO₃，該反應為可逆反應，正方向為放熱，隨著溫度升高，平衡逆向移動，導致SO₃的量減少，由CuO與SO₃ 在沸騰爐中化合而成CuSO₄的量也減少．
故答案為：SO₂轉化為SO₃是正反應放熱的可逆反應，隨溫度升高，平衡左移，SO₃物質的量減少，所以CuSO₄的量減少（或溫度升高，SO₃物質的量減少，故CuSO₄的量減少）．
分析：（1）硫酸廠廠址的選擇從綜合經(jīng)濟效益考慮，主要是硫酸為危險品，硫酸的運輸成本要高于原料黃鐵礦的運輸成本；
（2）根據(jù)已知信息，確定出反應物和生成物，然后配平化學方程式；
（3）在硫酸工業(yè)制法中，黃鐵礦燃燒前需要粉碎，是為了增大與空氣的接觸面，加快反應速率；
從沸騰爐出來的爐氣中含有SO₂、O₂、N₂、水蒸氣、灰塵、砷硒化合物等，由于砷硒化合物能導致催化劑失去催化活性，因此需凈化；
二氧化硫氧化為三氧化硫時需使用催化劑，目的是加快反應速率，提高產(chǎn)量；
三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以提高三氧化硫的吸收效率；
（4）由表中數(shù)據(jù)分析出溫度和CuSO₄的質量分數(shù)之間的關系，而CuSO₄的質量取決于SO₃ 的質量，再由反應2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g），△H=-98.3kJ?mol^-1分析SO₃ 的質量和溫度之間的關系．
點評：本題考查硫酸廠址的選擇、含硫礦石的煅燒等相關內容，特別是第（4）問需要一定的邏輯思維能力，難度中等．