Question

以含硫鐵礦石為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：

請回答下列問題：
（1）將燃燒含硫鐵礦石的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整：4

FeS₂

+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂．
充分煅燒含硫鐵礦石Wg，反應(yīng)完全后冷卻至室溫，稱得固體物質(zhì)的質(zhì)量是mg，生成SO₂為VL，則含硫鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（假設(shè)礦石中的雜質(zhì)受熱不分解，也不會(huì)與SO₂反應(yīng)）

D

．
A.

32V

22.4W

    B.

22.4V

32W

    C.

3(W-m)

W

   D.

8(W-m)

5W

（2）接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

2SO₂+O₂

催化劑

△

3SO₃

．
某溫度下，進(jìn)入接觸室內(nèi)SO₂和O₂的物質(zhì)的量比為1：1，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，壓強(qiáng)減少

1

5

，則SO₂的轉(zhuǎn)化率為

80%

．
（3）依據(jù)工藝流程圖判斷下列說法正確的是（選填序號字母）

abd

．
a．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎
b．過量空氣能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率
c．使用催化劑能提高SO₂的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率
d．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵
（4）吸收塔用于吸收SO₃氣體的X物質(zhì)是

濃硫酸

（寫名稱）．
已知每240g SO₃氣體與H₂O化合放出390.9kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程是

SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol

．
（5）排出的尾氣SO₂既可作為生產(chǎn)硫酸的原料循環(huán)再利用，也可用于工業(yè)制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br₂．SO₂吸收Br₂的離子方程式是

SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-

．

Answer 1

分析：根據(jù)題干條件結(jié)合工業(yè)制硫酸的步驟和原理進(jìn)行分析判斷和計(jì)算；
（1）主要是掌握硫鐵礦的成分和化學(xué)式的書寫，同時(shí)根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算求得硫鐵礦中硫元素的含量；
（2）接觸室中發(fā)生反應(yīng)是把二氧化硫在催化劑的表面進(jìn)行催化氧化生成三氧化硫；
（3）從速率和化學(xué)平衡角度分析影響反應(yīng)速率和平衡的因素；
（4）工業(yè)制硫酸最后吸收三氧化硫避免形成酸霧，不用水吸收，而是用濃硫酸；結(jié)合反應(yīng)和量正確書寫熱化學(xué)方程式；
（5）集合二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)，遇到強(qiáng)氧化劑表現(xiàn)還原性，遇到強(qiáng)還原劑表現(xiàn)氧化性；

解答：解：（1）鐵礦石又叫黃鐵礦主要含有FeS₂，利用FeS₂和氧氣反應(yīng)制取二氧化硫氣體；根據(jù)化學(xué)方程式鐵礦石中的硫元素轉(zhuǎn)化為二氧化硫，由硫元素守恒可計(jì)算硫元素在鐵礦石中的含量，利用固體變化計(jì)算；
4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂     固體質(zhì)量減輕
8×64△m=512-352=160             
 m（SO₂）                       （ W-m）g
 m（SO₂）=

16

5

（W-m）g，
n（SO₂）=

1

20

（W-m）mol，
硫鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

n(SO2)×32g/mol

w

×100%=

8(W-m)

5W

；
故答案為：（1）FeS₂；D 
（2）接觸室主要是利用催化劑把二氧化硫在催化劑表面氧化為三氧化硫所以化學(xué)方程式為2SO₂+O₂

催化劑

△

3SO₃；
某溫度下，進(jìn)入接觸室內(nèi)SO₂和O₂的物質(zhì)的量比為1：1，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，壓強(qiáng)減少

1

5

，則SO₂的轉(zhuǎn)化率根據(jù)平衡計(jì)算，設(shè)二氧化硫反應(yīng)的物質(zhì)的量為x
       2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃
起始量  1    1         0
變化量 x     0.5x      x
平衡量1-x   1-0.5x    x
反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，壓強(qiáng)減少

1

5

，即（1-x ）+（ 1-0.5x）+x=2（1-

1

5

）；x=0.8，
所以二氧化硫轉(zhuǎn)化率為80%；
故答案為；2SO₂+O₂

催化劑

△

3SO₃；80%；
（3）a．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎，目的是增加接觸面積提高反應(yīng)速率，故正確；
b．過量空氣能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，增加氧氣的量會(huì)提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故正確；
c．使用催化劑能提高SO₂的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，催化劑能提高反應(yīng)速率，但不改變平衡，轉(zhuǎn)化率不變，故錯(cuò)誤；
d．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵，產(chǎn)物中生成的氧化鐵可用于工業(yè)煉鐵，故正確；
故選abd；
（4）用水吸收三氧化硫易形成酸霧不利于三氧化硫的吸收，工業(yè)上用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫；
每240g SO₃氣體與H₂O化合放出390.9kJ的熱量，即3molSO₃與水化合放熱390.9kJ，1molSO₃與H₂O化合放出130.3kJ，根據(jù)書寫熱化學(xué)方程式的要求寫出：SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol；
故答案為：濃硫酸； SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol；
（5）溴單質(zhì)是強(qiáng)氧化劑，可以把二氧化硫氧化為硫酸，本身被還原為溴離子，結(jié)合氧化還原反應(yīng)的特征和規(guī)律寫出離子方程式，為SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-

點(diǎn)評：本題考查了工業(yè) 制硫酸的原理、原料的成分和含量計(jì)算、工藝流程中的主要問題問題，重點(diǎn)考查了化學(xué)平衡的影響因素、平衡計(jì)算等知識，