分析:(1)燃燒黃鐵礦反應(yīng)生成氧化鐵和二氧化硫,再根據(jù)化合價(jià)升降法配平方程式;
(2)接觸室中發(fā)生二氧化硫的催化氧化反應(yīng),產(chǎn)物為三氧化硫,最后配平方程式.注意反應(yīng)條件;
(3)第一步:SO
2的制。饕鲜屈S鐵礦和空氣,在高溫下煅燒,使硫元素轉(zhuǎn)變成SO
2氣體,反應(yīng)方程式為
4FeS
2+11O
22Fe
2O
3+8SO
2,設(shè)備為沸騰爐.黃鐵礦需要粉碎,以增大和空氣的接觸面;
第二步:SO
3的制。畯姆序v爐中出來的氣體需經(jīng)過凈化、除塵,進(jìn)入接觸室在催化劑作用下SO
2和O
2反應(yīng)生成SO
3,設(shè)備為接觸室.同時(shí)涉及熱量的交換、催化劑的作用、平衡的移動(dòng)等問題;
第三步:硫酸的生成.從接觸室中出來的氣體進(jìn)入吸收塔,為避免酸霧形成需用濃H
2SO
4吸收;
(4)吸收塔中吸收三氧化硫氣體的吸收液的選擇及原因;
(5)兩種尾氣處理方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn);
(6)SO
2具有還原性,可與多種氧化劑反應(yīng),如O
2、H
2O
2、Na
2O
2、酸性KMnO
4溶液、氯水、溴水、碘水等.確定出反應(yīng)物與生成物后,再配平,最后改寫成離子方程式.
解答:解:(1)燃燒黃鐵礦反應(yīng),反應(yīng)物為FeS
2和O
2,生成物為Fe
2O
3和SO
2,根據(jù)化合價(jià)升降法配平,
FeS
2+O
2--Fe
2O
3+SO
2 ,F(xiàn)eS
2中Fe為+2價(jià),S為-1價(jià),O
2中O為0價(jià),F(xiàn)e
2O
3中Fe為+3價(jià)、O為-2價(jià),SO
2中S為+4價(jià)、O為-2價(jià),
FeS
2中:鐵元素上升1價(jià),硫元素上升5價(jià)×2,則總共上升11價(jià),
O
2中:氧元素降低2價(jià)×2,則總共降低4價(jià).所以FeS
2前計(jì)量數(shù)為4,O
2前計(jì)量數(shù)為11,再根據(jù)原子守恒,配出Fe
2O
3前計(jì)量數(shù)為2,SO
2前計(jì)量數(shù)為8,
則方程式為4FeS
2+11O
22Fe
2O
3+8SO
2,故答案為:4FeS
2+11O
22Fe
2O
3+8SO
2;
(2)接觸室中發(fā)生的反應(yīng)是二氧化硫的催化氧化,產(chǎn)物為三氧化硫,然后配平即得方程式,為2SO
2+O
22SO
3,故答案為:2SO
2+O
22SO
3;
(3)a、在沸騰爐中,原料黃鐵礦是固體、空氣是氣體,為了加快反應(yīng)速率,所以要將黃鐵礦粉碎,增大接觸面,提高反應(yīng)速率,故a正確;
b、轉(zhuǎn)化率=已轉(zhuǎn)化的原料的量/原料的總量×100%,接觸室中反應(yīng)2SO
2+O
22SO
3,為可逆反應(yīng),采用空氣過量目的是增大氧氣濃度,促使平衡正向移動(dòng),導(dǎo)致SO
2更多的轉(zhuǎn)化成SO
3,所以SO
2轉(zhuǎn)化率提高,故b正確;
c、催化劑只能改變反應(yīng)速率,不能影響轉(zhuǎn)化率,故c不正確;
d、沸騰爐排出的礦渣中主要成分為Fe
2O
3,可作為煉鐵原料,故d正確;
故答案為:abd;
(4)吸收塔中SO
3如果用水吸收,發(fā)生反應(yīng):SO
3+H
2O═H
2SO
4,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),放出的熱量易導(dǎo)致酸霧形成,阻隔在三氧化硫和水之間,阻礙水對三氧化硫的吸收;而濃硫酸的沸點(diǎn)高,難以氣化,不會(huì)形成酸霧,同時(shí)三氧化硫易溶于濃硫酸,所以工業(yè)上從吸收塔頂部噴灑濃硫酸作吸收液,最終得到“發(fā)煙”硫酸,
故答案為:避免形成酸霧;
(5)方法①:先用氨水吸收時(shí),發(fā)生反應(yīng):SO
2+2NH
3?H
2O═(NH
4)
2SO
3,再用濃硫酸處理時(shí),發(fā)生反應(yīng):
(NH
4)
2SO
3+H
2SO
4═(NH
4)
2SO
4+SO
2↑+H
2O,故可獲得較高濃度的SO
2,
方法②:先用含一定水的亞硫酸鈉吸收,發(fā)生反應(yīng):Na
2SO
3+SO
2═2NaHSO
3;后再加熱處理時(shí),發(fā)生反應(yīng):
2NaHSO
3Na
2SO
3+SO
2↑,故也可獲得較高濃度的SO
2,同時(shí)亞硫酸鈉又可再次用于吸收SO
2,循環(huán)利用,而所需能量可由流程中三步驟放熱反應(yīng)產(chǎn)生的廢熱提供,
故答案為:獲得較高濃度的SO
2;流程中三步驟產(chǎn)生的廢熱提供;亞硫酸鈉可以循環(huán)利用;
(6)SO
2具有還原性,可與多種氧化劑反應(yīng),如O
2、H
2O
2、Na
2O
2、酸性KMnO
4溶液、氯水、溴水、碘水等,
根據(jù)題意,工業(yè)制溴過程中用SO
2吸收潮濕空氣中的Br
2,可確定反應(yīng)物為SO
2、Br
2、H
2O,在反應(yīng)過程中SO
2表現(xiàn)還原性,
其中+4價(jià)硫化合價(jià)上升到+6價(jià),生成H
2SO
4,Br
2表現(xiàn)氧化性,化合價(jià)降低到-1價(jià),生成HBr.配平得化學(xué)方程式為SO
2+Br
2+2H
2O=2HBr+H
2SO
4,SO
2是氣體、Br
2是單質(zhì)、H
2O是弱電解質(zhì)都必須保留化學(xué)式,HBr和H
2SO
4都是強(qiáng)酸,易溶于水、易電離,所以要改寫成離子形式,
即HBr═H
++Br、H
2SO
4═2H
++SO
42-,則得離子方程式SO
2+Br
2+2H
2O=4H
++2Br
-+SO
42-,
故答案為:SO
2+Br
2+2H
2O=4H
++2Br
-+SO
42-.