硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位.
(1)硫酸的最大消費(fèi)渠道是化肥工業(yè),用硫酸制造的常見化肥有
硫酸銨或硫酸氫銨或硫酸鋅或硫酸鉀
硫酸銨或硫酸氫銨或硫酸鋅或硫酸鉀
(任寫一種).
(2)硫酸生產(chǎn)中,根據(jù)化學(xué)平衡原理來確定的條件或措施有
D
D
(填寫序號(hào)).
A.礦石加入沸騰爐之前先粉碎     B.使用V2O5作催化劑
C.轉(zhuǎn)化器中使用適宜的溫度       D.凈化后的爐氣中要有過量的空氣
E.催化氧化在常壓下進(jìn)行         F.吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3
(3)在硫酸工業(yè)中,通過下列反應(yīng)使二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫:
2SO2(g)+O2(g)
 催化劑 
.
 
2SO3(g)△H=-98.3kJ?mol-1
在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,常采用“二轉(zhuǎn)二吸法”,即將第一次轉(zhuǎn)化生成的SO2分離后,將未轉(zhuǎn)化的SO2進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化,假若兩次SO2的轉(zhuǎn)化率均為95%,則最終SO2的轉(zhuǎn)化率為
99.75%
99.75%

(4)硫酸的工業(yè)制法過程涉及三個(gè)主要的化學(xué)反應(yīng)及相應(yīng)的設(shè)備(沸騰爐、轉(zhuǎn)化器、吸收塔).
①三個(gè)設(shè)備分別使反應(yīng)物之間或冷熱氣體間進(jìn)行了“對(duì)流”.請(qǐng)簡(jiǎn)單描述吸收塔中反應(yīng)物之間是怎樣對(duì)流的.
從接觸室中出來的熱氣體SO2、O2、N2、SO3,在吸收塔的底部進(jìn)入,從下向上運(yùn)動(dòng);
從吸收塔頂部噴灑冷的濃硫酸,從上向下運(yùn)動(dòng);熱氣體SO3與冷的濃硫酸相對(duì)流動(dòng),進(jìn)行熱量交換.
從接觸室中出來的熱氣體SO2、O2、N2、SO3,在吸收塔的底部進(jìn)入,從下向上運(yùn)動(dòng);
從吸收塔頂部噴灑冷的濃硫酸,從上向下運(yùn)動(dòng);熱氣體SO3與冷的濃硫酸相對(duì)流動(dòng),進(jìn)行熱量交換.

②工業(yè)生產(chǎn)中常用氨-酸法進(jìn)行尾氣脫硫,以達(dá)到消除污染、廢物利用的目的.用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理.(只寫出2個(gè)方程式即可)
SO2+2NH3?H2O═(NH42SO3,(NH42SO3+H2SO4═(NH42SO4+SO2↑+H2O
SO2+2NH3?H2O═(NH42SO3,(NH42SO3+H2SO4═(NH42SO4+SO2↑+H2O
分析:(1)硫酸的用途廣泛,化肥、醫(yī)藥、農(nóng)藥的生產(chǎn),金屬礦石的處理,金屬材料的表面清洗等都要用到硫酸;
(2)化學(xué)平衡的適用范圍是可逆反應(yīng),在工業(yè)接觸法制硫酸2SO2+O2
催化劑
加熱
2SO3為可逆反應(yīng),化學(xué)平衡移動(dòng)的條件有:濃度、溫度、壓強(qiáng).催化劑V2O5的作用是提高反應(yīng)速率,溫度控制在450℃左右,是根據(jù)使催化劑的活性最強(qiáng)確定,壓強(qiáng)采用常壓.因此根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理來確定的條件只有濃度;
(3)轉(zhuǎn)化率:可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化濃度(等于某反應(yīng)物的起始濃度和平衡濃度的差)與該反應(yīng)物的起始濃度比值的百分比.可用以表示可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度;
(4)沸騰爐中,黃鐵礦從頂部加入,空氣從底部通入,形成對(duì)流;接觸室中熱交換器內(nèi)部溫度高的氣體和外部溫度低的氣體形成熱量對(duì)流;吸收塔的氣體底部進(jìn)入,從下向上運(yùn)動(dòng),冷的濃硫酸從吸收塔頂部噴灑,從上向下運(yùn)動(dòng),形成流動(dòng),進(jìn)行熱量交換.
解答:解:(1)用硫酸制造的常見化肥有硫酸銨、硫酸氫銨、硫酸鋅、硫酸鉀等,故答案為:硫酸銨或硫酸氫銨或硫酸鋅或硫酸鉀;
(2)硫酸生產(chǎn)中,第二步:SO3的制取反應(yīng)原理為:2SO2+O2
催化劑
加熱
2SO3,該反應(yīng)為可逆反應(yīng),根據(jù)化學(xué)平衡原理為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率,通常采用增大O2濃度的方法來達(dá)到使SO2盡可能多的轉(zhuǎn)化為SO3的目的.
A.礦石加入沸騰爐之前先粉碎,目的是為了增大黃鐵礦與空氣的接觸面,加快4FeS2+11O2
 高溫 
.
 
2Fe2O3+8SO2 反應(yīng)速率,而不是從2SO2+O2
催化劑
加熱
2SO3 反應(yīng)中化學(xué)平衡角度考慮,故A不正確;
B.使用V2O5作催化劑,催化2SO2+O2
催化劑
加熱
2SO3 反應(yīng),只能加快該反應(yīng)的速率,不能使平衡移動(dòng),故B不正確;
C.接觸室中催化轉(zhuǎn)化器使用適宜的溫度,目的是使催化劑活性最強(qiáng),使反應(yīng)速率最快,而實(shí)際上升高溫度,會(huì)促使2SO2+O2
催化劑
加熱
2SO3 平衡向吸熱方向移動(dòng),即逆向移動(dòng),不利于提高SO2的轉(zhuǎn)化率,故C不正確;
D.從沸騰爐中出來的氣體成分為SO2、O2、N2,經(jīng)過凈化后,進(jìn)入接觸室,爐氣中要有過量的空氣,即增大O2濃度,會(huì)促使2SO2+O2
催化劑
加熱
2SO3 平衡正向移動(dòng),有利于提高SO2的轉(zhuǎn)化率,故D正確;
E.接觸室中:2SO2+O2
催化劑
加熱
2SO3,增大壓強(qiáng)促使平衡正向移動(dòng)(即氣體總體積減小的方向),減小壓強(qiáng)促使平衡逆向移動(dòng)(即氣體總體積增大的方向).在常壓下,不利于平衡正向移動(dòng),不利于提高SO2的轉(zhuǎn)化率.對(duì)于該化學(xué)平衡,壓強(qiáng)的增大,促使平衡正向移動(dòng),效果并不明顯,所以工業(yè)上直接采用常壓條件,而不采用高壓條件,故E不正確;
F.吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3,主要目的是防止產(chǎn)生酸霧,阻礙SO3的吸收,與化學(xué)平衡移動(dòng)原理無關(guān),故F不正確;
故答案為:D;
(3)設(shè)二氧化硫的初始濃度為a,則第一次轉(zhuǎn)化掉的二氧化硫濃度為a×95%,剩余的二氧化硫濃度為a×(1-95%),進(jìn)入第二次轉(zhuǎn)化,則第二次轉(zhuǎn)化掉的二氧化硫濃度為a×(1-95%)×95%
    根據(jù)公式:轉(zhuǎn)化率═轉(zhuǎn)化濃度/初始濃度×100%
             最終SO2的轉(zhuǎn)化率═[a×95%+a×(1-95%)×95%]/a×100%═99.75%
故答案為:99.75%;
(4)①?gòu)慕佑|室中出來的熱氣體SO2、O2、N2、SO3,在吸收塔的底部進(jìn)入,從下向上運(yùn)動(dòng),從吸收塔頂部噴灑冷的濃硫酸,從上向下運(yùn)動(dòng);熱氣體SO3與冷的濃硫酸相對(duì)流動(dòng),進(jìn)行熱量交換,
故答案為:從接觸室中出來的熱氣體SO2、O2、N2、SO3,在吸收塔的底部進(jìn)入,從下向上運(yùn)動(dòng);從吸收塔頂部噴灑冷的濃硫酸,從上向下運(yùn)動(dòng);熱氣體SO3與冷的濃硫酸相對(duì)流動(dòng),進(jìn)行熱量交換;
②工業(yè)生產(chǎn)中常用氨-酸法進(jìn)行尾氣脫硫,即先用氨水吸收,再用濃硫酸處理.
先用氨水吸收時(shí),發(fā)生反應(yīng):SO2+2NH3?H2O═(NH42SO3,再用濃硫酸處理時(shí),發(fā)生反應(yīng):(NH42SO3+H2SO4═(NH42SO4+SO2↑+H2O,以達(dá)到消除污染、廢物利用的目的.
故答案為:SO2+2NH3?H2O═(NH42SO3,(NH42SO3+H2SO4═(NH42SO4+SO2↑+H2O.
點(diǎn)評(píng):本題考查的知識(shí)點(diǎn)多,如:工業(yè)接觸法制硫酸的原理、反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)的熱效應(yīng)、工業(yè)尾氣的處理等,只有掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),解題并不困難,難度中等.
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

[化學(xué)--化學(xué)與技術(shù)]硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位.請(qǐng)回答硫酸工業(yè)中的如下問題:
(1)若從下列四個(gè)城市中選擇一處新建一座硫酸廠,你認(rèn)為廠址宜選在
C
C
的郊區(qū)(填標(biāo)號(hào));
A.有豐富黃鐵礦資源的城市 
B.風(fēng)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(shí)CuFeS2轉(zhuǎn)化為CuO、Fe2O3 和SO2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
4CuFeS2+13O2
 高溫 
.
 
4CuO+2Fe2O3+8SO2
4CuFeS2+13O2
 高溫 
.
 
4CuO+2Fe2O3+8SO2

(3)為提高SO3吸收率,實(shí)際生產(chǎn)中通常用
98.3%的濃硫酸
98.3%的濃硫酸
吸收SO3
(4)已知反應(yīng)2SO2+O2?2SO3△H<0,現(xiàn)將0.050mol SO2和0.030mol O2充入容積為1L的密閉容器中,反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡,測(cè)得反應(yīng)后容器壓強(qiáng)縮小到原來壓強(qiáng)的75%,則該條件下SO2的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
;該條件下的平衡常數(shù)為
1.6×103
1.6×103

(5)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(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 9.3 9.2 9.0 8.4
已知CuSO4 在低于660℃時(shí)不會(huì)分解,請(qǐng)簡(jiǎn)要分析上表中CuSO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而降低的原因
SO2轉(zhuǎn)化為SO3是正反應(yīng)放熱的可逆反應(yīng),隨溫度升高,平衡左移,SO3物質(zhì)的量減少,所以CuSO4的量減少
SO2轉(zhuǎn)化為SO3是正反應(yīng)放熱的可逆反應(yīng),隨溫度升高,平衡左移,SO3物質(zhì)的量減少,所以CuSO4的量減少

(6)在硫酸工業(yè)尾氣中,SO2是主要大氣污染物,必須進(jìn)行凈化處理,處理方法可用
石灰水
石灰水
(填名稱)吸收,然后再用硫酸處理,重新生成SO2和一種生產(chǎn)水泥的輔料,寫出這兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O;
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O;

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2011?丹東模擬)[化學(xué)-選修2化學(xué)與技術(shù)]硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位.請(qǐng)回答硫酸工業(yè)中的如下問題:
(1)早期生產(chǎn)硫酸以黃鐵礦為原料,目前很多國(guó)家都已經(jīng)限制以黃鐵礦為原料而以硫磺為原料,以硫磺為原料的優(yōu)點(diǎn)是
生產(chǎn)流程短,設(shè)備簡(jiǎn)單,三廢治理量小,勞動(dòng)生產(chǎn)率高,易于設(shè)備大型化等
生產(chǎn)流程短,設(shè)備簡(jiǎn)單,三廢治理量小,勞動(dòng)生產(chǎn)率高,易于設(shè)備大型化等

(2)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時(shí),利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3由一個(gè)關(guān)鍵步驟.壓強(qiáng)及溫度對(duì)SO2轉(zhuǎn)化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分?jǐn)?shù)為:SO27%;O211%;N282)利用表中數(shù)據(jù)分析,在實(shí)際生產(chǎn)中選擇的適宜生產(chǎn)條件是:
溫度
400℃~500℃
400℃~500℃
℃,壓強(qiáng)
0.1
0.1
MPa.
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
(3)選擇適宜的催化劑,是否可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率?
(填“是”或“否”),是否可以增大該反應(yīng)所放出的熱量?
(填“是”或“否”).
(4)為提高SO3吸收率,實(shí)際生產(chǎn)中通常用
98%的濃硫酸
98%的濃硫酸
吸收SO3
(5)在催化反應(yīng)室中設(shè)有熱交換裝置,以下敘述與熱交換裝置的作用有關(guān)的是
B
B
(填寫序號(hào))
A.保護(hù)環(huán)境,防止空氣污染    
B.充分利用熱量,降低生產(chǎn)成本
C.升高溫度,提高SO2的轉(zhuǎn)化率  
D.防止催化劑中毒
(6)在硫酸工業(yè)尾氣中,SO2是主要大氣污染物,必須進(jìn)行凈化處理,處理方法可用
石灰水
石灰水
(填名稱)吸收,然后再用硫酸處理,重新生成SO2和一種生產(chǎn)水泥的輔料,寫出這兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

【化學(xué)——選修化學(xué)與技術(shù)】  (15分)

硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。請(qǐng)回答硫酸工業(yè)中的如下問題:

   (1)早期生產(chǎn)硫酸以黃鐵礦為原料,目前很多國(guó)家都已經(jīng)限制以黃鐵礦為原料而以硫黃為原料,以硫黃為原料的優(yōu)點(diǎn)是              

   (2)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時(shí),利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3,是一個(gè)關(guān)鍵步驟。壓強(qiáng)及溫度對(duì)SO2轉(zhuǎn)化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分?jǐn)?shù)為:SO27%;O21l%;N2 82%);

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

利用表中數(shù)據(jù)分析。在實(shí)際生產(chǎn)中選擇的適宜生產(chǎn)條件是:溫度        ℃,

壓強(qiáng)         MPa。

   (3)選擇適宜的催化劑,是否可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率?       (填“是”或“否”),是否可以增大該反應(yīng)所放出的熱量?      (填“是” 或“否”)。

   (4)為提高SO3吸收率,實(shí)際生產(chǎn)中用           吸收SO3。

   (5)在催化反應(yīng)室中設(shè)有熱交換裝置,以下敘述與熱交換裝置的作用有關(guān)的是    (填寫序號(hào))。

       A.保護(hù)環(huán)境。防止空氣污染        B.充分利用熱量,降低生產(chǎn)成本

       C.升高溫度,提高SO2的轉(zhuǎn)化率  D.防止催化劑中毒

   (6)在硫酸工業(yè)尾氣中,SO2是主要大氣污染物,必須進(jìn)行凈化處理,處理方法可用

              (填名稱)吸收,然后再用硫酸處理,重新生成SO2和一種生產(chǎn)水泥的輔料,寫出這兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式                          。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2010年寧夏高三第三次模擬考試(理科綜合)化學(xué)部分 題型:填空題

[化學(xué)——化學(xué)與技術(shù)] (15分)

硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。請(qǐng)回答硫酸工業(yè)中的如下問題:

(1)若從下列四個(gè)城市中選擇一處新建一座硫酸廠,你認(rèn)為廠址宜選在      的郊區(qū)(填標(biāo)號(hào));

A.有豐富黃鐵礦資源的城市                          B.風(fēng)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(shí)CuFeS2 轉(zhuǎn)化為CuO、Fe2O3 和SO2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                

(3)為提高SO3吸收率,實(shí)際生產(chǎn)中通常用          吸收SO3

(4)已知反應(yīng)2SO2+O2 2SO3  △H <0,現(xiàn)將0.050mol SO2和0.030mol O2充入容積為1L的密閉容器中,反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡,測(cè)得反應(yīng)后容器壓強(qiáng)縮小到原來壓強(qiáng)的75%,則該條件下SO 2的轉(zhuǎn)化率為________;該條件下的平衡常數(shù)為__________。

(5)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(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

9.3

9.2

9.0

8.4

已知CuSO4 在低于660℃時(shí)不會(huì)分解,請(qǐng)簡(jiǎn)要分析上表中CuSO4 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而降低的原因                           。

(6)在硫酸工業(yè)尾氣中,SO2是主要大氣污染物,必須進(jìn)行凈化處理,處理方法可用

             (填名稱)吸收,然后再用硫酸處理,重新生成SO2和一種生產(chǎn)水泥的輔料,寫出這兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式           。

 

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