Question

2．某研究人员按如图1所示流程进行“燃煤烟气的脱硫研究”．实验中，先一次性分别在相应装置中加入水和铁，然后连续通入含有CO₂、SO₂的燃煤烟气和O₂混合气体，反应液多次循环，但过量的铁仍在反应装置中与循环进入的反应液不断反应．经过多次循环后，导出的反应液可用于制备FeSO₄•2H₂O．

（1）吸收装置中总反应的化学方程式为2SO₂+2X+O₂=2H₂SO₄，则X的化学式为H₂O，该装置中水温不宜过高，原因是b（选填字母）．
a．防止生成物挥发         b．防止气体溶解度下降
c．防止化学反应速度过快       d．防氧化
（2）反应装置中的反应化学方程式为Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（3）经过多次循环以后导出溶液：经加热蒸发浓缩、冷却结晶（降温结晶等）（填操作名称）、过滤，得到硫酸亚铁晶体．
（4）如图2为“FeSO₄•7H₂O脱水干燥曲线图”，据此可确定：得到FeSO₄•2H₂O，适宜的工艺条件为150℃、4.5h（或4-5h之间）（分别指出温度T和时间t）．它在医疗上常用于治疗d（选填字母）．
a．甲状腺肿大    b．佝偻病   c．龋齿    d．贫血症
（5）若吸收装置内气体吸收完全，所得尾气1和尾气2在一定条件下催化合成甲醇CH₃OH，同时有H₂O生成，该反应的化学方程式为CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH₃OH+H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据高温不利于气体的溶解，质量守恒定律进行分析；
（2）根据硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气进行分析；
（3）根据从溶液中得到晶体的方法分析；
（4）根据曲线信息来分析；
（5）根据二氧化碳和氢气在催化剂的条件下生成甲醇和水进行分析．

解答 解：（1）高温不利于气体的溶解，所以吸收装置的温度不宜过高，原因是：温度过高，气体的溶解度下降，不利于反应进行，装置中总反应的化学方程式为2SO₂+2X+O₂═2H₂SO₄，反应前S：2，O：6，反应后S：2，O：8，H：4反应后一个X分子的组成为2个氢原子、2个氧原子，故化学式为：H₂O；故填：H₂O；b；
（2）硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为：H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑；故填：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（3）经过多次循环以后导出溶液：经加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体；故填：冷却结晶（降温结晶等）；
（4）由“FeSO₄•7H₂O脱水干燥曲线图”，据此可确定：得到FeSO₄•2H₂O，适宜的工艺条件为150℃，4.5h （或4-5h之间）；贫血可能缺少铁元素；故填：150℃，4.5h （或4-5h之间）；d；
（5）二氧化碳和氢气在催化剂的条件下生成甲醇和水，化学方程式为：CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH₄O+H₂O．故填：CO₂+3H₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH₃OH+H₂O．

点评 本题为信息题，考查学生分析与应用的能力，涉及影响反应速率的因素、质量守恒、化学与生活，综合性较强，题目难度不大．