Question

工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N₂、O₂外，还含有SO₂，微量的SO₃和酸雾．为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，应尽可能将尾气中的SO₂转化为有用的副产品．请按要求回答下列问题：
（1）工业制备硫酸时硫铁矿燃烧的设备是______，反应的化学方程式为______．
（2）将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的任意一个氧化还原反应的化学方程式：______．
（3）能用于测定硫酸尾气中SO₂含量的是______．（填字母）
A．NaOH溶液、酚酞试液　　
B．KMn0₄溶液、稀H₂SO₄
C．碘水、淀粉溶液　　
D．氨水、酚酞试液
（4）在制各硫酸的过程中，对废液、废热和废渣的处理正确的是：．
a．污水用石灰乳处理
b．废渣用来造水泥、炼铁
c．设置“废热”锅炉产生蒸气来供热或发电．

Answer 1

解：（1）工业上制硫酸的主要反应如下：4FeS₂+11O₂═2Fe₂O₃+8SO₂（在沸腾炉中反应）；2SO₂+O₂2SO₃（在接触室内反应）；SO₃+H₂O═H₂SO₄（在吸收塔内反应）；
故答案为：沸腾炉；4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）将尾气通入氨水中，尾气中的SO₂与氨水反应，氨水少量时：SO₂+NH₃?H₂O=NH₄HSO₃；氨水过量时：SO₂+2NH₃?H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O，生成的盐中硫的化合价为+4价，遇氧化剂氧气能升高到+6价．故答案为：2（NH₄）₂SO₃+O₂═2（NH₄）₂SO₄或2NH₄HSO₃+O₂═2NH₄HSO₄；
（3）A、二氧化硫和氢氧化钠溶液反应生成的亚硫酸钠溶液中亚硫酸根离子水解显碱性，故A不符合；
B、KMnO₄溶液、稀H₂SO₄ 与二氧化硫反应的方程式为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=2Mn²⁺+4H⁺+5SO₄^2-，二氧化硫气体和高锰酸钾反应，高锰酸钾溶液紫红色褪去，故B符合；
C、碘与二氧化硫发生氧化还原的方程式为：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，碘消耗完，淀粉因没有碘单质不再显蓝色，故C符合；
D、氨水、酚酞试液，氨水和二氧化硫反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵和二氧化硫和水又能反应生成亚硫酸氢铵，有两步反应，所以无法准确测定尾气中SO₂含量，故D不符合；
故答案为：BC．
（4）a、石灰乳是随处都很容易得到对于污水，我们的目的只是消除有害物质，所以成本是优先考虑，故a正确；
b、废渣用来造水泥、炼铁，废渣的主要是铁的氧化物和一些硅酸盐，可以用来炼铁，制水泥，故b正确；
c、设置“废热”锅炉产生蒸气来供热或发电，减少资源浪费，变废为宝，资源合理利用，故c正确；
故选abc；
分析：（1）依据工业制备硫酸的流程和设备分析回答，主要有三步：铁矿石燃烧炉中燃烧，接触室中催化氧化，吸收塔中吸收；硫铁矿燃烧生成二氧化硫和氧化铁；
（2）二氧化硫中的硫为+4价，具有还原性，空气中的氧气具有氧化性；
（3）KMnO₄溶液、稀H₂SO₄ 能氧化二氧化硫，且紫色的KMnO₄溶液褪色，碘与二氧化硫发生氧化还原反应，淀粉遇碘显蓝色；
（4）石灰乳原料来源广，经济实惠，废气主要含二氧化硫和三氧化硫，可用于制硫酸，废液含有硫酸，可以回收硫酸，废渣主要是铁的氧化物和一些硅酸盐，可以炼铁制水泥；利用余热，减少资源浪费；
点评：本题考查了工业制硫酸的原理分析判断，尾气吸收的方法和实验测定，三废的处理，掌握二氧化硫的还原性，并能运用氧化还原的原理分析有关反应，题目难度中等．