Question

[化学—选修2：化学生活与技术]以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下：

请回答下列问题：

（1）在炉气制造中，生成SO₂的化学方程式为_________________________________________；

（2）炉气精制的作用是将含SO₂的炉气________、________及干燥，如果炉气不经过精制，对SO₂催化氧化的影响是___________________________________________；

（3）精制炉气(含SO₂体积分数为7%、O₂为11%、N₂为82%)中SO₂平衡转化率与温度及压强关系如下图所示。在实际生产中，SO₂催化氧化反应的条件选择常压、450 ℃左右(对应图中A点)，而没有选择SO₂转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是____________。

（4）在SO₂催化氧化设备中设置热交换器的目的是________，从而充分利用能源。

Answer

（1）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 （2）)除尘 水洗 矿尘以及砷、硒等元素的化合物会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响（3）不选B点，是因为压强大对设备的投资大，消耗的动能大，同温度下SO2原料的转化率在0.1 MPa时已达到97%左右，再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用0.1 MPa；不选择C点，是因为温度低催化剂的催化作用受影响，反应速率低，450℃时，催化剂的催化效率最高（4）利用反应放出的热量预热原料气，上层反应气经热交换器温度降到400～500℃进入下层使反应更加完全

【解析】

试题分析：（1）4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2

（2）)SO2气体中含有矿尘、水汽等，会对催化剂的活性和设备产生不良影响，所以进入接触室之前，需对气体进行除尘、洗涤及干燥。

（3）由题图可知，在450 ℃、0.1 MPa时，转化率已达95%以上，采用更高的压强，对设备要求更高，转化率影响较小；在0.1 MPa，温度较低时，反应速率较慢、效率低。

（4）将反应产物的热量及时交换给SO2和O2，使平衡2SO2＋O22SO3向右移动，提高SO2的转化率，使能量循环利用节约能源。

考点：考查硫酸工业