Question

以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

（1）将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整4______+11O₂ 2Fe₂O₃+8SO₂
（2）接触室中发生反应的化学方程式是______．
（3）依据工艺流程图判断下列说法正确的是（选填序号字母）______．
a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎
b．过量空气能提高SO₂的转化率
c．使用催化剂能提高SO₂的反应速率和转化率
d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
（4）吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO₂和铵盐．SO₂既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br₂．SO₂吸收Br₂的离子方程式是______．
（5）将0.050mol SO₂（g）和0.030mol O₂（g）放入容积为1L的密闭容器中，反应在一定条件下达到平衡，测得c（SO₃）=0.040mol/L．则该条件下SO₂的平衡转化率为______．
（6）将黄铁矿的煅烧产物Fe₃O₄溶于H₂SO₄后，加入铁粉，可制备FeSO₄．酸溶过程中需保持溶液足够酸性，其原因是______．

Answer 1

解：（1）依据题意，黄铁矿是制硫酸的第一步所需的原料，由成分可知化学式为FeS₂，故答案为：FeS₂；
（2）沸腾炉中生成的二氧化硫气体和空气中的氧气在接触室内发生的催化氧化反应生成三氧化硫；2SO₂+O₂2SO₃ 故答案为：2SO₂+O₂2SO₃；
（3）粉碎矿石增大接触面积提高反应速率；增加空气的量会使平衡正向进行，提高了二氧化硫的转化率；催化剂只改变速率不改变平衡，不改变转化率；生产过程中的矿渣中含有三氧化二铁；所以正确的是abd；故答案为：abd；
（4）SO₂吸收Br₂的反应中二氧化硫被氧化为硫酸，溴单质被还原为溴化氢，离子方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
（5）平衡时生成三氧化硫的物质的量为0.040mol，根据化学平衡计算如下：
2SO₂ +O₂ 2SO₃
起始量 0.05mol 0.03mol 0
变化量 0.04mol 0.02mol 0.04mol
平衡量 0.01mol 0.01mol 0.04mol
二氧化硫的转化率==80%，
故答案为：80%；
（6）将黄铁矿的煅烧产物Fe₃O₄溶于H₂SO₄后，加入铁粉，是防止亚铁盐被氧化，可制备FeSO₄．酸溶过程中需保持溶液足够酸性，防止Fe²⁺、Fe³⁺的水解，
故答案为：抑制Fe²⁺、Fe³⁺的水解，防止Fe²⁺被氧化成Fe³⁺．
分析：（1）利用工业制硫酸的原理分析，需要的原料是黄铁矿；
（2）接触室内的反应是二氧化硫的催化氧化；
（3）依据影响反应速率的因素和平衡移动的影响因素分析解答；
（4）二氧化硫吸收溴单质利用的是二氧化硫的还原性和溴单质的氧化性；根据氧化还原反应书写离子方程式；
（5）根据化学平衡的三段式计算方法进行计算；
（6）从防止氧化和抑制水解分析解决．
点评：本题考查了工业制硫酸的基本原理，同时考查化学平衡的计算，化学平衡的影响因素和化学反应速率的影响因素．