Question

19．以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如圖1：

（1）沸騰爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2F₂O₃+8SO₂．
（2）接觸室中發(fā)生如下反應(yīng)：2SO₂（g）+0₂（g）?2SO₃（g）△H=一196.6kJ•mol^-1 某研究小組模擬工業(yè)生產(chǎn)，在實(shí)驗(yàn)室中研究了其他條件不變時(shí)，改變某一條件對(duì)上述反應(yīng)的影響．下列分析正確的是b．
a．圖2中I研究的是t₀時(shí)刻增大0₂的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響
b．圖2中Ⅱ研究的是t₀時(shí)刻加入催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響
c．圖2中Ⅲ研究的是催化劑對(duì)平衡的影響，且甲的催化效率比乙高
d．圖2中Ⅲ研究的是溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響，且乙的溫度較低
（3）已知：S0₃（g）+H ₂0（1）=H ₂S0₄（1）△H=一130.3kJ•mol^-1．當(dāng)有6.72×10⁴L（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下）SO₃氣體與H₂O化合時(shí)放出的熱量為3.9×10⁵kJ（保留兩位有效數(shù)字）．
（4）依據(jù)工藝流程圖判斷下列說(shuō)法正確的是abd（選填序號(hào)字母）．
a．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵
b．過(guò)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．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎
（5）吸收塔吸收SO₃用98.3%濃硫酸的原因是SO₃與H₂O化合時(shí)放出大量的熱，用水或稀硫酸吸收易形成酸霧，反而不利于成分吸收SO₃．
（6）某硫酸廠為測(cè)定接觸室所得氣體中S0₂的體積分?jǐn)?shù)，取280mL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體樣品與足量Fe₂（SO₄）₃溶液完全反應(yīng)后，用濃度為0.02mol•L^-1的K₂Cr₂0₇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗K₂Cr₂0₇溶液25．O0mL．
已知：Cr₂0₇^2-+Fe²⁺+H⁺→Fe³⁺+H₂0十Cr³⁺（未配平）
①SO₂通入Fe₂（S0₄）₃溶液中．發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺．
②接觸室所得氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為12.00%．

Answer 1

分析 （1）燃燒黃鐵礦反應(yīng)生成氧化鐵和二氧化硫，再根據(jù)化合價(jià)升降法配平方程式；
（2）a．增大反應(yīng)物的濃度瞬間，正反速率增大，逆反應(yīng)速率不變，之后逐漸增大；
b．加入催化劑，正逆反應(yīng)速率都增大，但速率相等，平衡不移動(dòng)；
c．加入催化劑，平衡不發(fā)生移動(dòng)；
d．正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）先求出三氧化硫的物質(zhì)的量，再根據(jù)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱計(jì)算；
（4）a．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵；
b．過(guò)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．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎；
（5）SO₃與H₂O化合時(shí)放出大量的熱，能形成酸霧，不利于三氧化硫的吸收；
（6）①二氧化硫與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；
②利用14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O、SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺可知，3SO₂～Cr₂O₇^2-，結(jié)合題中數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）燃燒黃鐵礦反應(yīng)，反應(yīng)物為FeS₂和O₂，生成物為Fe₂O₃和SO₂，根據(jù)化合價(jià)升降法配平，F(xiàn)eS₂+O₂→Fe₂O₃+SO₂，F(xiàn)eS₂中Fe為+2價(jià)，S為-1價(jià)，O₂中O為0價(jià)，F(xiàn)e₂O₃中Fe為+3價(jià)、O為-2價(jià)，SO₂中S為+4價(jià)、O為-2價(jià)，
FeS₂中：鐵元素上升1價(jià)，硫元素上升5價(jià)×2，則總共上升11價(jià)，
O₂中：氧元素降低2價(jià)×2，則總共降低4價(jià)．所以FeS₂前計(jì)量數(shù)為4，O₂前計(jì)量數(shù)為11，再根據(jù)原子守恒，配出Fe₂O₃前計(jì)量數(shù)為2，SO₂前計(jì)量數(shù)為8，生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2F₂O₃+8SO₂，
故答案為：4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2F₂O₃+8SO₂；
（2）a．增大反應(yīng)物的濃度瞬間，正反速率增大，逆反應(yīng)速率不變，之后逐漸增大，圖Ⅰ應(yīng)是增大壓強(qiáng)的原因，故a錯(cuò)誤；
b．圖Ⅱ在t₀時(shí)刻正逆反應(yīng)速率都增大，但仍相等，平衡不發(fā)生移動(dòng)，應(yīng)是加入催化劑的原因，故b正確；
c．圖Ⅲ甲、乙兩個(gè)平衡狀態(tài)不同，而加入催化劑，平衡不發(fā)生移動(dòng)，故c錯(cuò)誤；
d．乙到達(dá)平衡時(shí)間較短，乙的溫度較高，正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，SO₃的轉(zhuǎn)化率減小，故d錯(cuò)誤；
故答案為：b；
（3）已知：SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）△H=-130.3kJ/mol，當(dāng)有6.72×10⁴L（已折算為標(biāo)況下）SO₃氣體H₂O化合，SO₃的物質(zhì)的量為：$\frac{6.72×1{0}^{4}L}{22.4L/mol}$=3×10³mol，則放出的熱量為：3×10³mol×130.3kJ/mol=3.9×10⁵kJ，
故答案為：3.9×10⁵kJ；
（4）a．沸騰爐排出的礦渣為F₂O₃，F(xiàn)₂O₃可供煉鐵，故a正確；
b．增加空氣的量會(huì)使平衡正向進(jìn)行，提高了二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故b正確；
c．使用催化劑能提高SO₂的反應(yīng)速率，但是平衡不發(fā)生移動(dòng)，所以轉(zhuǎn)化率不變，故c錯(cuò)誤；
d．粉碎礦石能增大接觸面積可以提高反應(yīng)速率，故d正確；
故答案為：abd；
（5）SO₃與H₂O化合時(shí)放出大量的熱，用水或稀硫酸吸收易形成酸霧，反而不利于成分吸收SO₃，所以在吸收塔吸收SO₃不用水或稀硫酸，用濃硫酸吸收，
故答案為：SO₃與H₂O化合時(shí)放出大量的熱，用水或稀硫酸吸收易形成酸霧，反而不利于成分吸收SO₃；
（6）①發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸亞鐵，離子反應(yīng)為SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，
故答案為：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
②根據(jù)14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O、SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺可得關(guān)系式：
      3SO₂～Cr₂O₇^2-，
      3      1
      x    0.02mol/L×0.025L
解得：x=$\frac{0.02mol/L×0.025L×3}{1}$=0.0015mol，
則接觸室中所得氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.0015mol}{\frac{0.28L}{22.4L/mol}}$×100%=12.00%，
故答案為：12.00%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了工業(yè)制硫酸的基本原理，題目難度中等，涉及化學(xué)平衡的影響因素和化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、工業(yè)制硫酸的基本原理等知識(shí)，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．