Question

工业上由FeS₂制H₂SO₄的转化关系如下：

填写下列空白：
（1）吸收塔中发生反应的化学方程式为______．
（2）接触室内发生的反应为：SO₂（g）+O₂（g）SO₃（g）△H=a kJ?mol^-1 下表为不同温度（T）下该反应的化学平衡常数（K）：

T/K	673	723	823	923
K	423	37.4	20.5	4.68

①根据上表数据及化学平衡理论，上述反应中a______0（填“＞”或“＜”）．
②K值越大，表明反应达到平衡时______（填标号）．
A．SO₂的转化率一定越高　　　　　B．SO₃的产量一定越大
C．正反应进行得越完全　　　　　　D．化学反应速率越大
（3）考虑综合经济效益，当炉渣含铁量大于45%时，可用于制硫酸亚铁等．下列利用炉渣里的Fe₂O₃制FeSO₄的方案中，最能体现绿色化学理念的方案是______（填标号）
A．Fe₂O₃FeFeSO₄
B．Fe₂O₃Fe₂（SO₄）₃FeSO
C．Fe₂O₃FeFeSO₄
D．Fe₂O₃FeFeSO₄
（4）为实现绿色环保、节能减排和废物利用等目的，某硫酸厂用碳酸钙作吸收剂与水配成浆液，洗涤尾气（SO₂的体积分数为0.200%）并吸收SO₂，得到石膏（CaSO₄?2H₂O）．求：22.4m³（标准状况下）的尾气可制得石膏多少千克？（设二氧化硫的利用率为80.0%）

Answer 1

解：（1）1molSO₃气体吸收塔中被浓硫酸完全吸收生成液态硫酸，反应的化学方程式为：SO₃+H₂O=H₂SO₄； 故答案为：SO₃+H₂O=H₂SO₄；
（2）①化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度．化学平衡常数只与温度有关，吸热反应平衡常数随温度升高而增大，放热反应则相反．根据表中数据可知：随温度升高平衡常数减小，说明正反应为放热反应，放热反应△H＜0，
故SO₂（g）+O₂（g）SO₃（g）△H=a kJ?mol^-1 反应中a＜0，为负值．
故答案为：＜；
②A．化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度．K值越大，表明反应进行的程度越大，而反应进行的程度越大，并不意味SO₂的转化率一定越高，故A不正确；　　　　
B．K值越大，表明反应进行的程度越大，而反应进行的程度越大，并不意味SO₃的产量一定越大，产量还取决与反应物的投料量等因素．故B不正确；
C．化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度．K值越大，表明反应进行的程度越大，正反应进行得越完全．故C正确；
D．化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度．不表示反应的快慢，与化学反应速率无关．故D不正确；
故答案为：C；
（3）A．Fe₂O₃ 与CO反应需要高温，消耗大量能量，故A不正确；
B．Fe₂O₃ +3H₂SO₄ ═Fe₂（SO₄）₃ +3H₂O，Fe₂（SO₄）₃ +Fe═3FeSO₄，反应中无污染物产生，最能体现绿色化学理念的方案．故B正确；
C．Fe₂O₃ 与铁在高温下不能反应，故C不正确；
D．Fe₂O₃ 与H₂反应需要高温消耗大量能量，硫酸铜是重金属盐引起污染，故D错误；
故答案为：B；
（4）依据尾气中二氧化硫中的硫元素守恒计算得到：
根据SO₂～CaSO₄?2H₂O
×172g/mol=275g=0.275kg；
故答案为：×172g/mol=275g=0.275kg；
分析：（1）依据工业制备硫酸的流程和原理分析书写；
（2）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡，这时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值是个常数，用K表示，这个常数叫化学平衡常数；化学平衡常数表示反应进行的程度．化学平衡常数只与温度有关，吸热反应平衡常数随温度升高而增大，放热反应则相反；依据图表数据分析，温度越高，平衡常数越小，平衡逆向进行；平衡移动原理分析判断温度升高向吸热反应方向进行；
（3）绿色化学是指设计没有或者只有尽可能小的环境负作用并且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程．它是实现污染预防的基本的和重要的科学手段；
（4）依据硫元素守恒结合化学式计算得到；
点评：本题考查了工业制硫酸原理的理解，同时涉及到化学平衡常数K、化学平衡常数的影响条件、热化学方程式、绿色化学理念、反应速率的影响条件比较、等广泛内容，需要对知识的全面掌握，难度中等．