Question

12．煤是重要的化工原料，煤的脫硫可減少環(huán)境的污染，利用煤矸石中的硫鐵礦（主要成分為FeS₂）和煙道脫硫得到的硫酸鹽生產(chǎn)硫酸的工藝流程如圖所示．
回答下列問題：
（1）硫鐵礦和硫酸鹽燃燒的裝置M的名稱為沸騰爐．
（2）爐氣凈化過程包括除塵（防止堵塞管道）、洗滌（除去有害物質(zhì)，防止在轉(zhuǎn)化器中使催化劑中毒）和干燥，干燥的目的是防止硫的氧化物與水反應(yīng)生成酸雨腐蝕設(shè)備．
（3）轉(zhuǎn)化器中的催化劑是V₂O₃，而反應(yīng)條件選擇400～500℃和常壓的原因是400～500℃時催化劑的活性最大，常壓下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，再增加壓強(qiáng)，會提高設(shè)備成本．已知每生成1molSO₂（g），釋放148.5kJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-297kJ/mol，該反應(yīng)過程中通入稍過量O₂的目的是提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率．
（4）實驗生產(chǎn)中常采用兩次轉(zhuǎn)化，其目的是提高原料利用率，流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是SO₂和O₂．
（5）該方法合成硫酸的優(yōu)點是變廢為寶，減少環(huán)境污染；按目前技術(shù)水平生產(chǎn)硫酸的流程中，反應(yīng)熱的利用約為$\frac{3}{5}$，試提出利用富余反應(yīng)熱的方法：利用余熱發(fā)電．

Answer 1

分析 硫鐵礦和硫酸鹽燃燒生成二氧化硫，二氧化硫與氧氣在轉(zhuǎn)化器中反應(yīng)生成三氧化硫，三氧化硫吸收生成硫酸．
（1）硫鐵礦和硫酸鹽在沸騰爐中燃燒；
（2）硫的氧化物與水反應(yīng)生成酸性物質(zhì)；
（3）400～500℃時催化劑的活性最大，常壓下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高；每生成1molSO₂（g），釋放148.5kJ熱量，每生成2molSO₂（g），釋放297kJ熱量，增大一種反應(yīng)物的量可提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；
（4）兩次轉(zhuǎn)化可提高原料利用率，SO₂和O₂可循環(huán)利用；
（5）廢氣中的二氧化硫變廢為寶，減少環(huán)境污染．

解答 解：（1）硫鐵礦和硫酸鹽在沸騰爐中燃燒，故答案為：沸騰爐；
（2）硫的氧化物與水反應(yīng)生成酸性物質(zhì)，腐蝕設(shè)備，故答案為：防止硫的氧化物與水反應(yīng)生成酸雨腐蝕設(shè)備；
（3）400～500℃時催化劑的活性最大，常壓下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，再增加壓強(qiáng)，會提高設(shè)備成本；每生成1molSO₂（g），釋放148.5kJ熱量，每生成2molSO₂（g），釋放297kJ熱量，2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-297kJ/mol；增大一種反應(yīng)物的量可提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，故答案為：400～500℃時催化劑的活性最大，常壓下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，再增加壓強(qiáng)，會提高設(shè)備成本；2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-297kJ/mol；提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；
（4）兩次轉(zhuǎn)化可提高原料利用率，SO₂和O₂可循環(huán)利用，故答案為：提高原料利用率；SO₂和O₂；
（5）廢氣中的二氧化硫變廢為寶，減少環(huán)境污染，可利用余熱發(fā)電或取暖，故答案為：變廢為寶，減少環(huán)境污染；利用余熱發(fā)電．

點評 本題考查環(huán)境污染及治理，為高頻考點，側(cè)重于化學(xué)與生活、生產(chǎn)、能源與環(huán)境的考查，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)習(xí)的積極性，難度不大，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識的積累．