Question

工業(yè)上制硫酸的設(shè)備分為三大部分，一是沸騰爐、二是接觸室、三是吸收塔．在沸騰爐內(nèi)煅燒黃鐵礦生成二氧化硫；在接觸室內(nèi)有催化劑存在下二氧化硫進(jìn)一步與氧氣結(jié)合，生成三氧化硫；三氧化硫流經(jīng)吸收塔時，采用98.3%的濃硫酸吸收，使三氧化硫最終與水化合形成硫酸．
下面的裝置是仿照工業(yè)上制備硫酸的工藝流程設(shè)計出來的，用于探究工業(yè)上為何采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫．

請回答下列問題：
（1）寫出沸騰爐內(nèi)煅燒黃鐵礦的反應(yīng)方程式：

4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂

；
（2）如圖中的乙、丙分別相當(dāng)于工業(yè)上制取硫酸裝置中的：

接觸室

、

吸收塔

；
（3）丙中的現(xiàn)象為

無酸霧

、丁中的現(xiàn)象為

有酸霧

．
（4）如表是壓強(qiáng)對SO₂平衡轉(zhuǎn)化率的影響

壓強(qiáng)/MPa 轉(zhuǎn)化率/% 溫度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

對SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)可使轉(zhuǎn)化率

增大

，只所以通常采用常壓操作是因?yàn)椋?!--BA-->

常壓下SO₂的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大

．

Answer 1

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)化合價升降法配平方程式；
（2）根據(jù)裝置乙、丙在實(shí)驗(yàn)中的作用分析；
（3）SO₃如果用水吸收，發(fā)生反應(yīng)：SO₃+H₂O═H₂SO₄，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量易導(dǎo)致酸霧形成；而濃硫酸的沸點(diǎn)高，難以氣化，不會形成酸霧；
（4）根據(jù)方程式判斷壓強(qiáng)對平衡的影響，常壓下SO₂的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大．

解答：解：（1）燃燒黃鐵礦反應(yīng)，反應(yīng)物為FeS₂和O₂，生成物為Fe₂O₃和SO₂，根據(jù)化合價升降法配平，F(xiàn)eS₂+O₂--Fe₂O₃+SO₂ ，F(xiàn)eS₂中Fe為+2價，S為-1價，O₂中O為0價，F(xiàn)e₂O₃中Fe為+3價、O為-2價，SO₂中S為+4價、O為-2價，
FeS₂中：鐵元素上升1價，硫元素上升5價×2，則總共上升11價，
O₂中：氧元素降低2價×2，則總共降低4價．所以FeS₂前計量數(shù)為4，O₂前計量數(shù)為11，再根據(jù)原子守恒，配出Fe₂O₃前計量數(shù)為2，SO₂前計量數(shù)為8，
則方程式為4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂，故答案為：4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）在裝置乙中二氧化硫和氧氣發(fā)生催化氧化，所以裝置乙相當(dāng)于接觸室；丙在實(shí)驗(yàn)中是用來吸收二氧化硫的，所以相當(dāng)于吸收塔；故答案為：接觸室、吸收塔；
（3）SO₃如果用水吸收，發(fā)生反應(yīng)：SO₃+H₂O═H₂SO₄，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量易導(dǎo)致酸霧形成；而濃硫酸的沸點(diǎn)高，難以氣化，不會形成酸霧；所以丙中無酸霧，丁中有酸霧；故答案為：無酸霧、有酸霧；
（4）根據(jù)方程式2SO₂+O₂?2SO₃判斷，增大壓強(qiáng)對平衡向正方向移動，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率增大；常壓下SO₂的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大，增大壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化率變化不大；故答案為：增大、常壓下SO₂的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大．

點(diǎn)評：本題考查工業(yè)接觸法制硫酸的原理，同時涉及到平衡移動、轉(zhuǎn)化率、等內(nèi)容，具有一定的綜合性，需要一定的知識遷移能力，難度中等．