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(10分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列个问题:
(1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入    (填设备名称)
(2)催化氧化阶段反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);△H<0,550 ℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。

理论上要提高SO2的转化率,反应的条件应是   温 、高压(填“高”、“低”、或“常” ),但通常情况下工业生产中采用常压的原因是             
将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 M Pa。该反应的平衡常数等于          
(3)为循环利用催化剂,科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣。查阅资料知:VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如下图。

则:反应①②③④中属于氧化还原反应的是            (填数字序号),反应③的离子方程式为      。该工艺中反应③的沉淀率(又称沉矾率)是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图试建议控制氯化铵系数和温度:               

(1)接触室 (2)低 使用常压SO2就可以达到较高的转化率。  (3) 400mol2/L2 .                               
(4)①②   NH4+ + VO3-==NH4VO3↓     4和80℃。                                  

解析试题分析:(1)煅烧黄铁矿形成的炉气是在接触室中进行催化氧化实验的。在SO2氧化的过程中杂质有些可能是少量的也会引起催化剂中毒,所以必须经除尘、洗涤、干燥后进入接触室。(2)由于反应2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g);△H<0的正反应为放热反应。所以为了提高原料的利用率,反应应该在低温下进行。该反应的正反应为气体体积减小的反应。增大压强能使平衡正向移动,反应物的转化率提高,但是由于增大压强对设备需要承受压强的要求提高,需要的动力也增大,这就需要增大投入,但是制取的物质收益甚微,相对来说,不划算。而且在使用常压SO2就可以达到较高的转化率。在反应开始时c (SO2)=0.4mol/L;c(O2)=0.2mol/L。由于反应达平衡后,体系总压强为0.10 M Pa,此时SO2的平衡转化率为0.8.则平衡时c (SO2)=0.08mol/L;c(O2)=0.04mol/L;c (SO3)=0.32mol/L;因此该反应的化学平衡常数K=(3)在废钒催化剂中主要含VOSO4、V2O5,经过粉碎、水浸、过滤得到的滤渣中含有V2O5。向其中加入Na2SO3、H2SO4,经过氧化还原反应,V2O5变为可溶于水的VOSO4,留在滤液中。向滤液中加入KClO3,发生氧化反应反应,得到(VO2)2SO4。在(VO2)2SO4、VO3、NH4VO3及V2O5中V的化合价都是+5价,化合价不变,所以是非氧化还原反应。因此反应①②③④中属于氧化还原反应的是①②   其中反应③的离子方程式为NH4+ + VO3-=NH4VO3↓ 。根据题目提供的图像可知:控制氯化铵系数是4;温度为80℃ 。这时沉钒率最高。
考点:考查设备的使用、反应条件的选择、化学平衡常数的计算、氧化还原反应的判断及离子方程式的书写的知识。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

Ⅰ.为了除去KCl溶液中少量的Mg2、SO,可选用Ba(OH)2、HCl和K2CO3三种试剂,按如下步骤操作:

(1)上述试剂中, B是         ,C是         
(2)操作Ⅱ的名称是          
(3)加过量A时发生有关反应的离子方程式为                、                  。
Ⅱ.一份无色稀溶液中可能含有Na+、Fe3+、H+、Mg2、CO 、OH、HCO、Cl等离子中的若干种。为了确定溶液的组成,进行了如下操作:
①用石蕊试纸测溶液的酸碱性,试纸显蓝色;
②取2毫升溶液,先加足量稀硝酸酸化,有气体产生,再加氯化钡溶液进行检验,没有明显现象;
(1)原溶液中一定存在的离子是                                        ,一定不存在的离子是                                  
(2)经过上述操作后,还不能肯定是否存在的离子是          。请你设计一个简单的实验方案来判断是否存在这种离子。                                      

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

在烧杯中盛有半杯的Ba(OH)2溶液,然后用滴管向烧杯中滴加H2SO4(装置如右图)。随着硫酸的滴入,电灯会逐渐变暗,当两者恰好完全反应时,电灯完全熄灭。

(1)该实验说明溶液的导电性与_________________有关。
(2)上述反应的离子方程式为_________________________________________。
(3)可以利用上述原理进行溶液浓度的测定。若烧杯中装有75mL 0.1mol/L Ba(OH)2溶液,当滴入25mL H2SO4时,电灯完全熄灭。试求该硫酸溶液的物质的量浓度。
(4)若用98%、1.84g/mL的浓硫酸配制上述浓度的硫酸溶液2500mL,需要多少毫升的浓硫酸(精确到0.1mL)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

硫酸盐在生产生活中有广泛应用。
Ⅰ.工业上以重晶石(主要成分BaSO4)为原料制备BaCl2,其工艺流程示意图如下:

某研究小组查阅资料得:
BaSO4(s)+4C(s) 4CO(g)+BaS(s)△H1=+571.2kJ?mol-1      ①
BaSO4(s)+2C(s)2CO2(g)+BaS(s)△H2=+226.2kJ?mol-1      ②
(1)用过量NaOH溶液吸收气体,得到硫化钠。该反应的离子方程式是         
(2)反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)的△H=           
(3)实际生产中必须加入过量的炭,同时还要通入空气,其目的有两个
①从原料角度看,                           
②从能量角度看,①②为吸热反应,炭和氧气反应放热维持反应所需高温。
(4)该小组同学想对BaSO4在水中的沉淀溶解平衡做进一步研究,查资料发现在某温度时BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。

该小组同学提出以下四种观点:
①当向含有SO42-的溶液中加入Ba2+ 使SO42-沉淀完全,则此时SO42-在溶液中的浓度为0
②加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
③通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
④d点无BaSO4沉淀生成
其中正确的是   (填序号)。
Ⅱ.某燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为2H2+O2═2H2O。

请回答:
(5)H+   极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或者b)。
(6)b极上发生的电极反应是                  

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

某待测溶液中可能含有Ag+、Fe3+、Na+、Mg2+、Ba2+、Al3+等离子,进行如下实验:①加入过量的稀盐酸,有白色沉淀生成。②过滤,在滤液中加入过量的稀硫酸,又有白色沉淀。③过滤,取少量滤液,滴入KSCN溶液,没有明显的现象出现。④另取少量步骤③中的滤液,加入NaOH溶液至溶液呈碱性,无明显现象。⑤另取少量步骤④反应后的溶液,焰色反应呈黄色。根据实验现象回答:
(1)待测液中一定含有的离子是                              
(2)待测液中一定不含有的离子是                            
(3)待测液中不能确定是否存在的离子是                  ,要检测这种离子的实验方法是(填写实验名称和观察到的现象,不要求写实验操作过程)                  

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科目:高中化学 来源: 题型:计算题

某兴趣小组模拟氯碱工业生产原理并探究其产品的性质。已知文献记载:
①氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成NaC1O;氯气与热的氢氧化钠溶液反应可生成NaC1O和NaC1O3。②在酸性较弱时KI只能被NaC1O氧化,在酸性较强时亦能被NaC1O3氧化。
(1)该小组利用如图所示装置制取家用消毒液(主要成分为NaClO),则a为   (填“阳极”或“阴极”)。生成NaClO的离子方程式为   

(2)该小组将0.784 L(标准状况)Cl2通入50.00 mL热的NaOH溶液中,两者恰好完全反应后,稀释到250.0 mL。
①取稀释后的溶液25.00 mL用醋酸酸化,加入过量KI溶液。用0.2000 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定:I2+2S2O32=2I+S4O62,消耗Na2S2O3溶液10.00 mL时恰好到达终点。
②将上述滴定后的溶液用盐酸酸化至强酸性,再用上述Na2S2O3溶液滴定到终点,需Na2S2O3溶液30.00 mL。
①操作②中氯酸钠与碘化钾反应的离子方程式为   
②反应后的溶液中次氯酸钠和氯酸钠的物质的量之比为   
③计算氢氧化钠溶液的物质的量浓度。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

用二氧化氯(ClO2)、铁酸钠(Na2FeO4摩尔质量为166g/mol)等新型净水剂替代传统的净水剂Cl2对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术。ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl和Fe3
(1)如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率,那么,ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是________>__________>__________。
(2)Na2FeO4溶于水会放出一种无色无味气体,其杀菌消毒、吸附水中的悬浮杂质的原理可用离子方程式表示为_______________。
(3)工业以CH3OH与NaClO3为原料在酸性条件下制取ClO2,同时产生CO2气体,已知该反应分为两步进行,第一步为2ClO3-+2Cl+4H=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O。
①写出第二步反应的离子方程式______________。
②工业生产时需在反应物中加少量Cl,其作用是________________。
③生产中会发生副反应ClO3-+Cl+H-Cl2↑+H2O(未配平),若测得反应后的混合气体中Cl2的体积分数为3/73,则起始投料时CH3OH与NaClO3的物质的量之比为____________。
(4)已知二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水。ClO2也可以看做是亚氯酸(HClO2)和氯酸(HClO3)的混合酸酐。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸在60℃时反应制得。某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2,其中A为ClO2的发生装置,B为ClO2的凝集装置,C为尾气吸收装置。请问:

①A部分还应添加温度控制(如水浴加热)装置,B部分还应补充什么装置___________;
②C中应装的试剂为____________。C中发生反应的化学方程式为:________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:单选题

从海藻灰中可以提取碘的主要反应为:2 I-+Cl2="2" Cl-+I2,下列说法正确的是

A.该反应属于置换反应 B.I-具有氧化性
C.1mol氯气转移了1mol电子 D.Cl2是还原剂

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科目:高中化学 来源: 题型:单选题

在炼铜的过程中发生:Cu2S + 2Cu2O =" 6Cu" + SO2↑,则下列叙述正确的是

A.该反应从电子转移角度看,与SO2 + 2H2S =" 3S" + 2H2O是同一反应类型
B.该反应从电子转移角度看,每生成6 mol铜,转移电子12 mol
C.该反应中,氧元素氧化了硫元素
D.该反应中,Cu2S既是还原剂又是氧化剂

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