Question

（2011?四川模擬）石油脫硫廢氣中含有硫化氫，為了有效防止污染，實(shí)現(xiàn)廢物的綜合利用，工業(yè)上采用下列工藝過(guò)程將硫化氫轉(zhuǎn)化為硫酸和氫氣等產(chǎn)品．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)器中裝有硫酸鐵的酸性溶液，該溶液與硫化氫反應(yīng)的離子方程式是

2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+2H⁺+S↓

．
（2）濾液電解后，得到硫酸鐵的酸性溶液，再將其返回到反應(yīng)器中的目的是

使硫酸鐵的酸性溶液循環(huán)使用

．
（3）在實(shí)際生產(chǎn)中，二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的適宜條件是：V₂O₅作催化劑、常壓、400℃～500℃．如圖是不同壓強(qiáng)下該反應(yīng)體系中溫度與二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率變化曲線．

考慮工業(yè)生產(chǎn)效益并結(jié)合圖示分析，選擇400℃～500℃的原因是

在此溫度下，反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率都較高

；
選擇常壓的原因是

常壓下，平衡轉(zhuǎn)化率較高，且不會(huì)因加壓造成設(shè)備造價(jià)和耗能增加

．
（4）工業(yè)上常用過(guò)量氨水吸收尾氣中的二氧化硫，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

SO₂+2NH₃?H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O

．
（5）生產(chǎn)過(guò)程中，接觸室生成的三氧化硫用98%的硫酸吸收，制得一種發(fā)煙硫酸（9H₂SO₄?SO₃）．某硫酸車(chē)間10小時(shí)消耗的硫?yàn)閍t，則平均每小時(shí)從吸收塔流出的該發(fā)煙硫酸為

481a

304

t（在生產(chǎn)過(guò)程中硫的損失忽略不計(jì)）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)Fe³⁺的氧化性與與H₂S的還原性判斷二者之間的反應(yīng)，以此書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的離子方程式；
（2）硫酸鐵的酸性溶液具有氧化性，可循環(huán)使用；
（3）根據(jù)圖象判斷在400℃～500℃、常壓下反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；
（4）氨水呈減小，可與酸性氧化物反應(yīng)；
（5）98%的硫酸中n（H₂SO₄）：n（H₂O）=

98g

98g/mol

：

2g

18g/mol

=9：1，可設(shè)濃硫酸的化學(xué)式為9SO₃?10H₂O，
發(fā)煙硫酸（9H₂SO₄?SO₃）的化學(xué)式變形為10SO₃?9H₂O，根據(jù)關(guān)系式：9（9SO₃?10H₂O）+19SO₃=10（10SO₃?9H₂O）計(jì)算．

解答：解：（1）在酸性溶液中，具有氧化性的Fe³⁺與具有還原性的H₂S發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+2H⁺+S↓，
故答案為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+2H⁺+S↓；
（2）硫酸鐵的酸性溶液具有脫硫作用，濾液電解后，得到硫酸鐵的酸性溶液可循環(huán)使用，
故答案為：使硫酸鐵的酸性溶液循環(huán)使用；
（3）選擇400℃～500℃，反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率都較高，如溫度過(guò)高，轉(zhuǎn)化率反而降低，常壓下，平衡轉(zhuǎn)化率較高，如增大壓強(qiáng)，會(huì)造成設(shè)備造價(jià)和耗能增加，
故答案為：在此溫度下，反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率都較高；常壓下，平衡轉(zhuǎn)化率較高，且不會(huì)因加壓造成設(shè)備造價(jià)和耗能增加；
（4）氨水呈堿性，可與具有酸性的SO₂發(fā)生化合反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+2NH₃?H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O，
故答案為：SO₂+2NH₃?H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O；
（5）98%的硫酸中n（H₂SO₄）：n（H₂O）=

98g

98g/mol

：

2g

18g/mol

=9：1，可設(shè)濃硫酸的化學(xué)式為9SO₃?10H₂O，
發(fā)煙硫酸（9H₂SO₄?SO₃）的化學(xué)式變形為10SO₃?9H₂O，可得反應(yīng)的關(guān)系式：9（9SO₃?10H₂O）+19SO₃=10（10SO₃?9H₂O），
設(shè)10小時(shí)生成發(fā)煙硫酸的質(zhì)量為x，
則：9（9SO₃?10H₂O）+19SO₃=10（10SO₃?9H₂O）
                   19×80   10×962    
                   

at

32

×80  x
x=

10×962× at 32 ×80

19×80

=

4810a

304

t，
所以平均每小時(shí)生成發(fā)煙硫酸

481a

304

t，
故答案為：

481a

304

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查含硫化合物的性質(zhì)綜合應(yīng)用以及硫酸生產(chǎn)的計(jì)算，題目難度較大，易錯(cuò)點(diǎn)為（5），注意關(guān)系式的利用．