硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位.請回答硫酸工業(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)點是______.
(2)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時,利用催化氧化反應將SO2轉化為SO3由一個關鍵步驟.壓強及溫度對SO2轉化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分數(shù)為:SO27%;O211%;N282)利用表中數(shù)據(jù)分析,在實際生產(chǎn)中選擇的適宜生產(chǎn)條件是:
溫度______℃,壓強______MPa.

壓強/Mpa
轉化率/%
溫度/℃
0.10.5110
40099.299.699.799.9
50093.596.997.899.3
60073.785.889.596.4

(3)選擇適宜的催化劑,是否可以提高SO2的轉化率?______(填“是”或“否”),是否可以增大該反應所放出的熱量?______(填“是”或“否”).
(4)為提高SO3吸收率,實際生產(chǎn)中通常用______吸收SO3
(5)在催化反應室中設有熱交換裝置,以下敘述與熱交換裝置的作用有關的是______(填寫序號)
A.保護環(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,寫出這兩步反應的化學方程式______.

解(1)第一步:SO2的制�。饕鲜屈S鐵礦和空氣,在高溫下煅燒,使硫元素轉變成SO2氣體,
反應方程式為4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,設備為沸騰爐.反應放熱.從沸騰爐中出來的成分為SO2、O2、N2、水蒸氣、灰塵、砷硒化合物等,砷硒化合物能導致催化劑失去催化活性,所以在進入接觸室前要除去水蒸氣、灰塵、砷硒化合物.目前很多國家都已經(jīng)限制以黃鐵礦為原料而以硫磺為原料,反應為:S+O2SO2,反應后的產(chǎn)物中不含灰塵、砷硒化合物,也就減少了凈化、除塵等步驟.兩者相比較,以硫磺為原料縮短了生產(chǎn)流程,簡化了設備,同時也消除了砷硒化合物的污染等,
故答案為:生產(chǎn)流程短,設備簡單,三廢治理量小,勞動生產(chǎn)率高,易于設備大型化等;
(2)工業(yè)上利用2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),△H=-98.3kJ?mol-1反應制備SO3,該反應為可逆反應,
正方向為放熱反應,從化學平衡移動條件分析應該采用低溫高壓.而根據(jù)表格中提供的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),壓強的增加引起SO2轉化率的變化并不明顯,所以工業(yè)上直接采用常壓;同時反應中使用催化劑,為了使催化劑的催化活性最強,根據(jù)表格中提供的數(shù)據(jù)應該采用400℃~500℃
故答案為:400℃~500℃;0.1;
(3)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),△H=-98.3kJ?mol-1,該反應為可逆反應,正方向為放熱反應,
催化劑只能改變化學反應速率,減少達平衡的反應時間,不能導致平衡發(fā)生移動,所以不能提高SO2的轉化率,也不能增大該反應所放出的熱量,
故答案為:否;否;
(4)吸收塔中SO3如果用水吸收,發(fā)生反應:SO3+H2O═H2SO4,該反應為放熱反應,放出的熱量易導致酸霧形成,阻礙水對三氧化硫的吸收;而濃硫酸的沸點高,難以氣化,不會形成酸霧,同時三氧化硫易溶于濃硫酸,所以工業(yè)上從吸收塔頂部噴灑濃硫酸作吸收液,最終得到“發(fā)煙”硫酸,
故答案為:98%的濃硫酸;
(5)A.從沸騰爐中出來的氣體,溫度較高,進入催化反應室中的熱交換裝置,對催化劑進行預熱,當催化劑達到一定溫度時二氧化硫與氧氣在催化劑作用下反應,可以充分利用熱量,降低生產(chǎn)成本,故A不正確;
B.從沸騰爐中出來的氣體,溫度較高,進入催化反應室中的熱交換裝置,對催化劑進行預熱,當催化劑達到一定溫度時二氧化硫與氧氣在催化劑作用下反應,同時反應放出的熱量一方面維持自身的運行另一方面也可預熱進入催化反應室的氣體,故B正確;
C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),△H=-98.3kJ?mol-1,該正方向為放熱反應,溫度升高促使平衡逆向移動,不會提高SO2的轉化率,故C不正確;
D.從沸騰爐中出來的氣體,含有砷硒化合物,可以導致催化劑中毒,但在進入催化反應室前,先要經(jīng)過凈化、除塵處理,以除去砷硒化合物,所以不會發(fā)生催化劑中毒現(xiàn)象,故D不正確;
故答案為:B;
(6)在硫酸工業(yè)尾氣中,SO2是主要大氣污染物,也是酸性氧化物,進行凈化處理時可以用堿液吸收,如NaOH、氨水、石灰水等,生成亞硫酸鹽,然后再用硫酸處理,重新生成SO2和一種生產(chǎn)水泥的輔料,則堿液可選擇石灰水,反應為SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O,
故答案為:石灰水;SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O.
分析:(1)工業(yè)制硫酸流程中第一步:SO2的制取.原料的選擇要根據(jù)不同國家、不同地區(qū)礦石的分布情況確定,
主要有S、FeS2、FeS、H2S、CuFeS2等含硫礦石可以選擇制取SO2,反應方程式為:
S+O2SO2
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
4FeS+7O22Fe2O3+4SO2
2H2S+3O22SO2+2H2O
4CuFeS2+13O22Fe2O3+4CuO+8SO2,具體選擇需結合資源分布狀況和生產(chǎn)流程、設備、環(huán)境污染等確定;
(2)根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)分析二氧化硫催化氧化的適宜條件和原因.從催化劑的催化活性去確定溫度的選擇,從反應進行程度的大小、設備的耐壓性、控制成本等角度考慮;
(3)正確理解影響反應速率的條件和化學平衡移動的條件,催化劑可影響反應速率而不能導致平衡移動;
(4)吸收塔中吸收液的選擇從實際吸收效果考慮不采用水而采用濃硫酸,可防止產(chǎn)生酸霧;
(5)熟悉催化反應室中熱交換裝置的作用,即可確定選項;
(6)硫酸工業(yè)尾氣中SO2凈化處理方法很多,SO2是酸性氧化物,因此常用堿液吸收,如氨水、氫氧化鈉溶液、石灰水等,再結合題意要獲得生產(chǎn)水泥的輔料,即可確定選擇的試劑.
點評:本題考查工業(yè)接觸法制硫酸的相關細節(jié),如原料的選擇、反應條件的選擇、熱交換器的作用、工業(yè)尾氣的處理等內(nèi)容,只要了解基礎知識都能迎刃而解,難度一般.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

[化學--化學與技術]硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位.請回答硫酸工業(yè)中的如下問題:
(1)若從下列四個城市中選擇一處新建一座硫酸廠,你認為廠址宜選在
C
C
的郊區(qū)(填標號);
A.有豐富黃鐵礦資源的城市 
B.風光秀麗的旅游城市
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CuFeS2轉化為CuO、Fe2O3 和SO2,該反應的化學方程式為
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,反應在一定條件下達到平衡,測得反應后容器壓強縮小到原來壓強的75%,則該條件下SO2的轉化率為
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)量分數(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)量分數(shù)/% 9.3 9.2 9.0 8.4
已知CuSO4 在低于660℃時不會分解,請簡要分析上表中CuSO4的質(zhì)量分數(shù)隨溫度升高而降低的原因
SO2轉化為SO3是正反應放熱的可逆反應,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轉化為SO3是正反應放熱的可逆反應,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,寫出這兩步反應的化學方程式
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O;
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O;

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位.
(1)硫酸的最大消費渠道是化肥工業(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)化學平衡原理來確定的條件或措施有
D
D
(填寫序號).
A.礦石加入沸騰爐之前先粉碎     B.使用V2O5作催化劑
C.轉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,通過下列反應使二氧化硫轉化為三氧化硫:
2SO2(g)+O2(g)
 催化劑 
.
 
2SO3(g)△H=-98.3kJ?mol-1
在實際工業(yè)生產(chǎn)中,常采用“二轉二吸法”,即將第一次轉化生成的SO2分離后,將未轉化的SO2進行二次轉化,假若兩次SO2的轉化率均為95%,則最終SO2的轉化率為
99.75%
99.75%

(4)硫酸的工業(yè)制法過程涉及三個主要的化學反應及相應的設備(沸騰爐、轉化器、吸收塔).
①三個設備分別使反應物之間或冷熱氣體間進行了“對流”.請簡單描述吸收塔中反應物之間是怎樣對流的.
從接觸室中出來的熱氣體SO2、O2、N2、SO3,在吸收塔的底部進入,從下向上運動;
從吸收塔頂部噴灑冷的濃硫酸,從上向下運動;熱氣體SO3與冷的濃硫酸相對流動,進行熱量交換.
從接觸室中出來的熱氣體SO2、O2、N2、SO3,在吸收塔的底部進入,從下向上運動;
從吸收塔頂部噴灑冷的濃硫酸,從上向下運動;熱氣體SO3與冷的濃硫酸相對流動,進行熱量交換.

②工業(yè)生產(chǎn)中常用氨-酸法進行尾氣脫硫,以達到消除污染、廢物利用的目的.用化學方程式表示其反應原理.(只寫出2個方程式即可)
SO2+2NH3?H2O═(NH42SO3,(NH42SO3+H2SO4═(NH42SO4+SO2↑+H2O
SO2+2NH3?H2O═(NH42SO3,(NH42SO3+H2SO4═(NH42SO4+SO2↑+H2O

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

(2011?丹東模擬)[化學-選修2化學與技術]硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位.請回答硫酸工業(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)點是
生產(chǎn)流程短,設備簡單,三廢治理量小,勞動生產(chǎn)率高,易于設備大型化等
生產(chǎn)流程短,設備簡單,三廢治理量小,勞動生產(chǎn)率高,易于設備大型化等

(2)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時,利用催化氧化反應將SO2轉化為SO3由一個關鍵步驟.壓強及溫度對SO2轉化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分數(shù)為:SO27%;O211%;N282)利用表中數(shù)據(jù)分析,在實際生產(chǎn)中選擇的適宜生產(chǎn)條件是:
溫度
400℃~500℃
400℃~500℃
℃,壓強
0.1
0.1
MPa.
壓強/Mpa
轉化率/%
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的轉化率?
(填“是”或“否”),是否可以增大該反應所放出的熱量?
(填“是”或“否”).
(4)為提高SO3吸收率,實際生產(chǎn)中通常用
98%的濃硫酸
98%的濃硫酸
吸收SO3
(5)在催化反應室中設有熱交換裝置,以下敘述與熱交換裝置的作用有關的是
B
B
(填寫序號)
A.保護環(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,寫出這兩步反應的化學方程式
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

【化學——選修化學與技術】  (15分)

硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。請回答硫酸工業(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)點是              

   (2)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時,利用催化氧化反應將SO2轉化為SO3,是一個關鍵步驟。壓強及溫度對SO2轉化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分數(shù)為:SO27%;O21l%;N2 82%);

壓強/Mpa

轉化率/%

 

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。在實際生產(chǎn)中選擇的適宜生產(chǎn)條件是:溫度        ℃,

壓強         MPa。

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

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

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

       A.保護環(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,寫出這兩步反應的化學方程式                          

 

查看答案和解析>>

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

[化學——化學與技術] (15分)

硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。請回答硫酸工業(yè)中的如下問題:

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

A.有豐富黃鐵礦資源的城市                          B.風光秀麗的旅游城市

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CuFeS2 轉化為CuO、Fe2O3 和SO2,該反應的化學方程式為                。

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

(4)已知反應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,反應在一定條件下達到平衡,測得反應后容器壓強縮小到原來壓強的75%,則該條件下SO 2的轉化率為________;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)量分數(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)量分數(shù)/%

9.3

9.2

9.0

8.4

已知CuSO4 在低于660℃時不會分解,請簡要分析上表中CuSO4 的質(zhì)量分數(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,寫出這兩步反應的化學方程式          

 

查看答案和解析>>

同步練習冊答案