Question

4．如图是某企业设计的硫酸-磷肥-水泥联产、海水-淡水多用、盐-热-电联产的三大生态产业链流程图．

根据上述产业流程回答下列问题：
（1）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式：①Fe₂O₃、②电能、③热能、④SO₂、⑤H₂SO₄．
（2）接触室发生反应的化学方程式：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$2SO₃．磷肥厂的主要产品是普钙（磷酸二氢钙和硫酸钙），写出由磷矿石和硫酸反应制普钙的化学方程式2Ca₅（PO₄）₃F+7H₂SO₄=3Ca（H₂PO₄）₂+7CaSO₄+2HF．
（3）用1吨硫铁矿（FeS₂的质量分数为36%）接触法制硫酸，制硫酸的产率为65%，则最后能生产出质量分数为98%的硫酸0.39吨．
（4）吸收塔中用98.3%的浓H₂SO₄吸收SO₃，理由是用水吸收易形成酸雾，不利于SO₃的吸收．
（5）根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想．废气（主要是高炉煤气）经除尘后可作为燃料、冶炼金属的原料，废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作水泥生产原料；废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作矿渣磷肥的生产原料（写出两点即可）．

Answer 1

分析 硫铁矿含有FeS₂，在沸腾炉中充分反应可生成Fe₂O₃、SO₂，反应放出的热量可用于发电，生成的Fe₂O₃可用于冶炼铁，二氧化硫可用于生产水泥，二氧化硫可在接触室生成三氧化硫，在吸收塔生成硫酸，加入Ca₅（PO₄）₃F，可生成Ca（H₂PO₄）₂、CaSO₄，可用作磷肥，
（1）根据流程图中工业生产的原料，及发生的反应中的能量转化；
（2）接触室中二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫；磷矿石和硫酸反应生成Ca（H₂PO₄）₂、CaSO₄以及HF；
（3）根据FeS₂制取硫酸过程中涉及的化学反应方程式，利用关系法解题；
（4）吸收三氧化硫，避免形成酸雾；
（5）根据工厂的废气、废渣的成分分析．

解答 解：（1）①中冶炼钢铁的原料是Fe₂O₃，②中热电厂中向外提供的能量为电能，③沸腾炉中FeS₂与氧气反应放出大量的热，④制硫酸时接触室中二氧化硫被氧化，⑤硫酸工业中生成的硫酸，可用于制磷肥，
故答案为：①Fe₂O₃ ②电能 ③热能 ④SO₂ ⑤H₂SO₄；
（2）接触室中二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫，方程式为2SO₂+O₂    $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$    2SO₃，普钙是磷酸二氢钙和硫酸钙，用硫酸与磷酸钙反应生成硫酸钙和磷酸二氢钙的化学方程式为2Ca₅（PO₄）₃F+7H₂SO₄=3Ca（H₂PO₄）₂+7CaSO₄+2HF，
故答案为：2SO₂+O₂    $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$    2SO₃；2Ca₅（PO₄）₃F+7H₂SO₄=3Ca（H₂PO₄）₂+7CaSO₄+2HF；
（3）FeS₂制取硫酸过程中，设生成的98%的硫酸为x吨，利用关系法列式，硫元素守恒，
                FeS₂ ～2H₂SO₄
              120          2×98
             1×36%×65%    98%x  
x=0.39，
故答案为：0.39；
（4）吸收三氧化硫，避免形成酸雾，可用浓硫酸吸收，具体为98.3%的浓H₂SO₄，原因是用水吸收易形成酸雾，不利于SO₃的吸收，
故答案为：98.3%的浓H₂SO₄；用水吸收易形成酸雾，不利于SO₃的吸收；
（5）根据工厂的废气、废渣的成分可知，废气（主要是高炉煤气）经除尘后可作为热风炉、加热炉和锅炉等燃料；废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作水泥生产原料，用于生产磷肥等．
故答案为：废气（主要是高炉煤气）经除尘后可作为燃料、冶炼金属的原料；废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作水泥生产原料；废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作矿渣磷肥的生产原料．

点评 本题考查了工艺流程，为高考常见题型，侧重于学生的分析、计算能力的考查，题目涉及硫酸工业、水泥工业、磷肥工业、海水的应用等知识，内容较多，题目难度中等，注意根据对应的工业反应原理分析．