Question

2．某研究人員按下圖所示流程進(jìn)行“燃煤煙氣的脫硫研究”．實(shí)驗(yàn)中，先一次性分別在相應(yīng)裝置中加入水和鐵，然后連續(xù)通入含有CO₂、SO₂的燃煤煙氣和O₂混合氣體，反應(yīng)液多次循環(huán)，但過量的鐵仍在反應(yīng)裝置中與循環(huán)進(jìn)入的反應(yīng)液不斷反應(yīng)．經(jīng)過多次循環(huán)以后，導(dǎo)出的反應(yīng)液可用于制備FeSO₄•7H₂O．

（1）吸收裝置的溫度不宜過高，原因是溫度過高，氣體的溶解度下降，不利于反應(yīng)進(jìn)行；該裝置中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO₂+2H₂O+O₂=2X，則X的化學(xué)式為H₂SO₄．
（2）反應(yīng)裝置中的反應(yīng)化學(xué)方程式為H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑．
（3）實(shí)驗(yàn)中，對(duì)第一次循環(huán)中反應(yīng)液的pH在ABD三點(diǎn)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，ABD三點(diǎn)pH由小到大的次序?yàn)锽DA．若忽略循環(huán)中的熱量散失，CD兩點(diǎn)中溫度高的是D點(diǎn)．
（4）經(jīng)過多次循環(huán)以后導(dǎo)出反應(yīng)液，經(jīng)過冷卻、過濾、洗凈晶體和干燥即可制得FeSO₄•7H₂O．它在醫(yī)療上常用于治療D（選填字母）．
A．甲狀腺腫大     B．佝僂病     C．齲齒     D．貧血癥
（5）上述流程中存在兩個(gè)可改進(jìn)處，一是廢熱利用，二是可利用尾氣1和尾氣2在一定條件下催化合成甲醇CH₄O（同時(shí)有H₂O生成），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$CH₄O+H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)高溫不利于氣體的溶解，質(zhì)量守恒定律進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)硫酸和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)二氧化硫和水反應(yīng)生成亞硫酸，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，得到硫酸亞鐵晶體可以采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)從溶液中得到晶體的方法，以及鐵元素在人體的作用進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)二氧化碳和氫氣在催化劑的條件下生成甲醇和水進(jìn)行分析．

解答 解：（1）高溫不利于氣體的溶解，所以吸收裝置的溫度不宜過高，原因是：溫度過高，氣體的溶解度下降，不利于反應(yīng)進(jìn)行，裝置中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄，所以X的化學(xué)式為：H₂SO₄；
（2）硫酸和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，化學(xué)方程式為：H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑；
（3）B點(diǎn)二氧化硫、水、氧氣、生成硫酸，酸性增強(qiáng)，A點(diǎn)水顯中性，D點(diǎn)鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，酸性減弱，所以ABD三點(diǎn)pH由小到大的次序?yàn)锽DA，得到硫酸亞鐵晶體可以采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法，所以CD兩點(diǎn)中溫度高的是D點(diǎn)；
（4）經(jīng)過多次循環(huán)以后導(dǎo)出反應(yīng)液，經(jīng)過冷卻、過濾、洗凈晶體和干燥即可制得FeSO₄•7H₂O，在醫(yī)療上常用于治療貧血癥，故選：D；
（5）上述流程中存在兩個(gè)可改進(jìn)處，一是廢熱利用，二是可利用尾氣1和尾氣2在一定條件下催化合成甲醇CH₄O（同時(shí)有H₂O生成），二氧化碳和氫氣在催化劑的條件下生成甲醇和水，化學(xué)方程式為：CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$CH₄O+H₂O．
故答案為：（1）溫度過高，氣體的溶解度下降，不利于反應(yīng)進(jìn)行；H₂SO₄；
（2）H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑；
（3）BDA，D；
（4）冷卻，過濾，D；
（5）廢熱利用，CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$CH₄O+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題為信息題，考查學(xué)生分析與應(yīng)用的能力，涉及影響反應(yīng)速率的因素、質(zhì)量守恒、化學(xué)與生活，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．