Question

工業(yè)上由FeS₂制H₂SO₄的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：

填寫下列空白：
（1）吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

SO₃+H₂O=H₂SO₄

．
（2）接觸室內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為：SO₂（g）+

1

2

O₂（g）

催化劑

△

SO₃（g）△H=a kJ?mol^-1 下表為不同溫度（T）下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（K）：

T/K	673	723	823	923
K	423	37.4	20.5	4.68

①根據(jù)上表數(shù)據(jù)及化學(xué)平衡理論，上述反應(yīng)中a

＜

0（填“＞”或“＜”）．
②K值越大，表明反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)

C

（填標(biāo)號(hào)）．
A．SO₂的轉(zhuǎn)化率一定越高          B．SO₃的產(chǎn)量一定越大
C．正反應(yīng)進(jìn)行得越完全            D．化學(xué)反應(yīng)速率越大
（3）考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)爐渣含鐵量大于45%時(shí)，可用于制硫酸亞鐵等．下列利用爐渣里的Fe₂O₃制FeSO₄的方案中，最能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的方案是

B

（填標(biāo)號(hào)）
A．Fe₂O₃

CO

高溫

Fe

稀硫酸

FeSO₄
B．Fe₂O₃

稀硫酸

Fe₂（SO₄）₃

鐵屑

FeSO 
C．Fe₂O₃

鐵粉

高溫

Fe

稀硫酸

FeSO₄
D．Fe₂O₃

H2

高溫

Fe

硫酸銅溶液

FeSO₄
（4）為實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排和廢物利用等目的，某硫酸廠用碳酸鈣作吸收劑與水配成漿液，洗滌尾氣（SO₂的體積分?jǐn)?shù)為0.200%）并吸收SO₂，得到石膏（CaSO₄?2H₂O）．求：22.4m³（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）的尾氣可制得石膏多少千克？（設(shè)二氧化硫的利用率為80.0%）

Answer 1

分析：（1）依據(jù)工業(yè)制備硫酸的流程和原理分析書寫；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，這時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值是個(gè)常數(shù)，用K表示，這個(gè)常數(shù)叫化學(xué)平衡常數(shù)；化學(xué)平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度．化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，吸熱反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應(yīng)則相反；依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，溫度越高，平衡常數(shù)越小，平衡逆向進(jìn)行；平衡移動(dòng)原理分析判斷溫度升高向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行；
（3）綠色化學(xué)是指設(shè)計(jì)沒有或者只有盡可能小的環(huán)境負(fù)作用并且在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)品和化學(xué)過程．它是實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的基本的和重要的科學(xué)手段；
（4）依據(jù)硫元素守恒結(jié)合化學(xué)式計(jì)算得到；

解答：解：（1）1molSO₃氣體吸收塔中被濃硫酸完全吸收生成液態(tài)硫酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SO₃+H₂O=H₂SO₄； 故答案為：SO₃+H₂O=H₂SO₄；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)的大小可以表示反應(yīng)進(jìn)行的程度．化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，吸熱反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應(yīng)則相反．根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知：隨溫度升高平衡常數(shù)減小，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)△H＜0，
故SO₂（g）+

1

2

O₂（g）

催化劑 .

△

SO₃（g）△H=a kJ?mol^-1 反應(yīng)中a＜0，為負(fù)值．
故答案為：＜；
②A．化學(xué)平衡常數(shù)的大小可以表示反應(yīng)進(jìn)行的程度．K值越大，表明反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，而反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，并不意味SO₂的轉(zhuǎn)化率一定越高，故A不正確；　　　　
B．K值越大，表明反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，而反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，并不意味SO₃的產(chǎn)量一定越大，產(chǎn)量還取決與反應(yīng)物的投料量等因素．故B不正確；
C．化學(xué)平衡常數(shù)的大小可以表示反應(yīng)進(jìn)行的程度．K值越大，表明反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，正反應(yīng)進(jìn)行得越完全．故C正確；
D．化學(xué)平衡常數(shù)的大小可以表示反應(yīng)進(jìn)行的程度．不表示反應(yīng)的快慢，與化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)．故D不正確；
故答案為：C；
（3）A．Fe₂O₃ 與CO反應(yīng)需要高溫，消耗大量能量，故A不正確；
B．Fe₂O₃ +3H₂SO₄ ═Fe₂（SO₄）₃ +3H₂O，F(xiàn)e₂（SO₄）₃ +Fe═3FeSO₄，反應(yīng)中無污染物產(chǎn)生，最能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的方案．故B正確；
C．Fe₂O₃ 與鐵在高溫下不能反應(yīng)，故C不正確；
D．Fe₂O₃ 與H₂反應(yīng)需要高溫消耗大量能量，硫酸銅是重金屬鹽引起污染，故D錯(cuò)誤；
故答案為：B；
（4）依據(jù)尾氣中二氧化硫中的硫元素守恒計(jì)算得到：
根據(jù)SO₂～CaSO₄?2H₂O

22.4×10-3L×0.200%×80.0%

22.4L?mol-1

×172g/mol=275g=0.275kg；
故答案為：

22.4×10-3L×0.200%×80.0%

22.4L?mol-1

×172g/mol=275g=0.275kg；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了工業(yè)制硫酸原理的理解，同時(shí)涉及到化學(xué)平衡常數(shù)K、化學(xué)平衡常數(shù)的影響條件、熱化學(xué)方程式、綠色化學(xué)理念、反應(yīng)速率的影響條件比較、等廣泛內(nèi)容，需要對(duì)知識(shí)的全面掌握，難度中等．