Question

[化学──选修2 ：化学与技术]（15分）工业上以黄铁矿(FeS₂)为原料，采用接触法生产硫酸的流程图如下。

（1）黄铁矿在沸腾炉中反应的化学方程式为                                       。

（2）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装       （填“设备Ⅰ ”的名称）。

（3）原料气在一定条件下通入接触室中，测量各截面过程气体流中各种气体的物质的量的百分含量如下，则该过程中SO₂的平衡转化率为          （精确到 0. l ）。

（4）在吸收塔中将SO₃转化成硫酸，使用98.3 ％的硫酸从上方喷淋，而不使用水的理由是     。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是                                       。

（5）尾气中常含有N₂、O₂ 、SO₂、微量的SO₃等。为了综合利用尾气，可将其通人氨水中，再按一定比例加人碳酸氢铵，降低温度析出含结晶水的晶体。已知该结晶水合物的相对分子质量为134 ， 则其化学式为               。

（6）能用于测定硫酸尾气中SO₂含量的是         (填标号)。

A．NaOH溶液、酚酞试液          B．KMnO₄溶液、稀H₂SO₄

C．碘水、淀粉溶液              D．氨水、酚酞试液

Answer

(15分，除标注外，每空2分)（1）4FeS2＋11O28SO2＋2Fe2O3

（2）热交换器(1分)

（3）91.7或91.6或92.4或92.3

（4）防止形成酸雾，有利于SO3的吸收 增大气液接触面积，有利于SO3的吸收

（5）(NH4)2SO3·H2O

（6）B C（对一个计1分）

【解析】

试题分析：（1）黄铁矿在沸腾炉中反应的化学方程式为4FeS2＋11O28SO2＋2Fe2O3。

（2）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装热交换器。

（3）设混合气体是100mol，则反应前SO2是6mol。根据表中数据可知，平衡时SO2的含量是0.51%，设反应中消耗SO2是xmol，则根据方程式2SO2+O2＝2SO3可知，气体的物质的量减少0.5xmol，则反应后的气体是100—0.5x，因此，解得x＝5.5，所以SO2的转化率是。

（4）用水直接吸收容易形成酸雾，则在吸收塔中将SO3转化成硫酸，使用98.3 ％的硫酸从上方喷淋，而不使用水的理由是防止形成酸雾，有利于SO3的吸收。吸收塔中填充有许多瓷管，可以增大反应物的接触面积，所以其作用是增大气液接触面积，有利于SO3的吸收。

（5）尾气中常含有N2、O2 、SO2、微量的SO3等。为了综合利用尾气，可将其通入氨水中，再按一定比例加入碳酸氢铵，降低温度析出含结晶水的晶体，则根据原子守恒可知该晶体是亚硫酸铵的结晶水合物。亚硫酸铵的相对分子质量是116，则结晶水的相对分子质量是134-116＝18，所以结晶水合物的化学式为(NH4)2SO3·H2O。

（6）A.NaOH溶液与SO2反应生成亚硫酸钠，但亚硫酸钠溶液仍然显碱性，则不能通过酚酞试液判断滴定终点，因此无法测定尾气含量，A错误；B.酸性KMnO4溶液能氧化SO2，且酸性高锰酸钾溶液显红色，可以通过颜色判断滴定终点，可以测定含量，B正确；C.碘水能把SO2氧化为硫酸，通过淀粉溶液判断滴定终点，可以测定含量，C正确；D.氨水与SO2反应生成亚硫酸铵，但亚硫酸铵溶液仍然显碱性，则不能通过酚酞试液判断滴定终点，因此无法测定尾气含量，D错误，答案选BC。

考点：考查工业制备浓硫酸的分析与判断