Question

1．如图1所示的是黄铁矿为主要原料接触发至硫酸工业的流程示意图以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

（1）接触法至硫酸的沸腾炉处理啊的炉气必须经过净化处理，目的是为了防止催化剂中毒．
（2）接触法制硫酸中没有设计的设备是B（填序号）
A．沸腾炉       B．合成塔          C．吸收塔        D．接触室
（3）从⑤处排出的气体是B（填序号）
A．SO₂、SO₃ B．SO₂、O₂ C．SO₃、O₂ D．水蒸气
（4）对从进口⑧喷进的液体的叙述最准确的是C（填序号）．
A．水      B．发烟硫酸         C.98.3%的浓硫酸      D．稀硫酸
（5）在生产中常使用过量的空气是为了提高SO₂的转化率．
（6）在B设备中加热到400℃～500℃是由于①加快反应速率，②提高催化剂的催化能力．
（7）对于SO₂接触氧化的反应，图2中的甲、乙、丙分别表示在不同条件下，SO₃在反应混合物中的体积分数（y）与时间（x）的关系，请按图所示填写：

①若甲图两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂的情况，则a表示有催化剂的情况；
②若乙图两条曲线分别表示不同压强的情况，则a表示压强较大的情况；
③若丙图两条曲线分别表示600℃和400℃的情况，则b表示600℃的情况．

Answer 1

分析 根据以黄铁矿（主要成分是FeS₂）为原料生产硫酸的工艺流程图可知：
第一步：SO₂的制取．主要原料是黄铁矿和空气，在高温下煅烧，使硫元素转变成SO₂气体，反应方程式为：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，设备为沸腾炉．黄铁矿需要粉碎，以增大和空气的接触面；
第二步：SO₃的制取．从沸腾炉中出来的气体需经过净化、除尘，以防止催化剂中毒，进入接触室在催化剂作用下SO₂和O₂反应生成SO₃，设备为接触室，同时涉及热量的交换、催化剂的作用、平衡的移动等问题；
第三步：硫酸的生成．从接触室中出来的气体进入吸收塔，为避免酸雾形成需用浓H₂SO₄吸收，以此解答（1）（2）（3）（4）；
（5）二氧化硫被空气氧化为三氧化硫是可逆反应；
（6）合成氨的过程并必须选择适宜的温度，保障反应速率和限度较大；
（7）①使用催化剂，加快反应速率，缩短到达平衡的时间，平衡不移动；
②压强大，速率大，到达平衡的时间短；
③温度大，速率大，到达平衡的时间短．

解答 解：（1）煅烧黄铁矿形成的炉气主要是二氧化硫气体，另外含有杂质，能使催化剂中毒，影响催化氧化的效果；
故答案为：防止催化剂中毒；
（2）工业接触法制硫酸时，硫铁矿在沸腾炉灼烧来制取二氧化硫气体，二氧化硫和氧气在接触室中发生催化氧化来制备三氧化硫，三氧化硫在吸收塔中被98%的浓硫酸吸收制取发烟硫酸，所以涉及的设备有沸腾炉、接触室和吸收塔，故选B；
（3）进入接触室在催化剂作用下SO₂和O₂反应生成SO₃，三氧化硫在吸收塔中被98%的浓硫酸吸收制取发烟硫酸，未反应完的SO₂和O₂再次进入接触室反应生成SO₃，即从⑤处排出的气体是SO₂和O₂；
故选B；
（4）三氧化硫在吸收塔中被98%的浓硫酸吸收制取发烟硫酸，即对从进口⑧喷进的液体的98.3%的浓硫酸；
故选C；
（5）用过量的空气能促进SO₂的转化，平衡正向移动，则SO₂的转化率增大，
故答案为：提高SO₂的转化率；
（6）合成氨的过程中，为保障反应速率和限度较大、催化剂的活性大，要选择适宜的温度400-500℃；
故答案为：提高催化剂的催化能力；
（7）①使用催化剂，加快反应速率，缩短到达平衡的时间，平衡不移动，由图可知，a先到达平衡，故a曲线表示使用催化剂，b达到平衡所用时间较长，则b曲线表示没有使用催化剂，
故答案为：a；
②由乙图可知，根据到达平衡时间，a所用时间短，说明a的反应速率快，所以a的压强高；
故答案为：a；
③由丙图可知，根据到达平衡时间，b所用时间短，说明b的反应速率快，所以b的温度高；
故答案为：b．

点评 本题考查工业制硫酸，把握制备浓硫酸的工艺流程及设备的作用、发生的化学反应为解答的关键，同时还涉及化学平衡图象、影响化学平衡的因素，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的灵活应用能力．