Question

工业上制硫酸的设备分为三大部分，一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔．在沸腾炉内煅烧黄铁矿生成二氧化硫；在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气结合，生成三氧化硫；三氧化硫流经吸收塔时，采用98.3%的浓硫酸吸收，使三氧化硫最终与水化合形成硫酸．
下面的装置是仿照工业上制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫．

请回答下列问题：
（1）写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的反应方程式：

4FeS₂+11O₂

高温  .

2Fe₂O₃+8SO₂

；
（2）如图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的：

接触室

、

吸收塔

；
（3）丙中的现象为

无酸雾

、丁中的现象为

有酸雾

．
（4）如表是压强对SO₂平衡转化率的影响

压强/MPa 转化率/% 温度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

对SO₂转化为SO₃的反应，增大压强可使转化率

增大

，只所以通常采用常压操作是因为：

常压下SO₂的转化率已经很大

．

Answer 1

分析：（1）燃烧黄铁矿反应生成氧化铁和二氧化硫，再根据化合价升降法配平方程式；
（2）根据装置乙、丙在实验中的作用分析；
（3）SO₃如果用水吸收，发生反应：SO₃+H₂O═H₂SO₄，该反应为放热反应，放出的热量易导致酸雾形成；而浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾；
（4）根据方程式判断压强对平衡的影响，常压下SO₂的转化率已经很大．

解答：解：（1）燃烧黄铁矿反应，反应物为FeS₂和O₂，生成物为Fe₂O₃和SO₂，根据化合价升降法配平，FeS₂+O₂--Fe₂O₃+SO₂ ，FeS₂中Fe为+2价，S为-1价，O₂中O为0价，Fe₂O₃中Fe为+3价、O为-2价，SO₂中S为+4价、O为-2价，
FeS₂中：铁元素上升1价，硫元素上升5价×2，则总共上升11价，
O₂中：氧元素降低2价×2，则总共降低4价．所以FeS₂前计量数为4，O₂前计量数为11，再根据原子守恒，配出Fe₂O₃前计量数为2，SO₂前计量数为8，
则方程式为4FeS₂+11O₂

高温  .

2Fe₂O₃+8SO₂，故答案为：4FeS₂+11O₂

高温  .

2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）在装置乙中二氧化硫和氧气发生催化氧化，所以装置乙相当于接触室；丙在实验中是用来吸收二氧化硫的，所以相当于吸收塔；故答案为：接触室、吸收塔；
（3）SO₃如果用水吸收，发生反应：SO₃+H₂O═H₂SO₄，该反应为放热反应，放出的热量易导致酸雾形成；而浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾；所以丙中无酸雾，丁中有酸雾；故答案为：无酸雾、有酸雾；
（4）根据方程式2SO₂+O₂?2SO₃判断，增大压强对平衡向正方向移动，二氧化硫的转化率增大；常压下SO₂的转化率已经很大，增大压强转化率变化不大；故答案为：增大、常压下SO₂的转化率已经很大．

点评：本题考查工业接触法制硫酸的原理，同时涉及到平衡移动、转化率、等内容，具有一定的综合性，需要一定的知识迁移能力，难度中等．