分析 (1)硫铁矿的主要成分为FeS2,其中硫元素化合价为-1价;
(2)SO2与O2的反应为放热反应,为了充分利用能量,应安装热交换器;吸收塔中填充许多瓷管,增大三氧化硫与浓硫酸的接触面,有利于三氧化硫的吸收;
(3)化学平衡的适用范围是可逆反应,在工业接触法制硫酸2SO2+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3为可逆反应,化学平衡移动的条件有:浓度、温度、压强.催化剂V2O5的作用是提高反应速率,温度控制在450℃左右,是根据使催化剂的活性最强确定,压强采用常压.因此根据化学平衡移动原理来确定的条件只有浓度;
(4)转化率:可逆反应到达平衡时,某反应物的转化浓度(等于某反应物的起始浓度和平衡浓度的差)与该反应物的起始浓度比值的百分比.可用以表示可逆反应进行的程度;
(5)①从C为硫酸可知,b为阴离子交换膜.故a为阳离子交换膜.在阴极区应为水放电生成氢气和氢氧根,故A为氢氧化钠,E为氢气;
②阳极应为亚硫酸根放电生成硫酸根,写出即可.
解答 解:(1)硫铁矿的主要成分为FeS2,其中铁元素化合价为+2价,则依据元素化合价代数和为0得到硫元素化合价为-1价,
故答案为:-1;
(2)SO2与O2的反应为放热反应,为了充分利用能量,应安装热交换器;吸收塔中填充许多瓷管,增大三氧化硫与浓硫酸的接触面,有利于三氧化硫的吸收,
故答案为:热交换器;使浓H2SO4与SO3充分接触,有利于SO3的吸收;
(3)硫酸生产中,第二步:SO3的制取反应原理为:2SO2+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3,该反应为可逆反应,根据化学平衡原理为了提高SO2的转化率,通常采用增大O2浓度的方法来达到使SO2尽可能多的转化为SO3的目的.
A.矿石加入沸腾炉之前先粉碎,目的是为了增大黄铁矿与空气的接触面,加快4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2 反应速率,而不是从2SO2+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3 反应中化学平衡角度考虑,故A不正确;
B.使用V2O5作催化剂,催化2SO2+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3 反应,只能加快该反应的速率,不能使平衡移动,故B不正确;
C.接触室中催化转化器使用适宜的温度,目的是使催化剂活性最强,使反应速率最快,而实际上升高温度,会促使2SO2+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3 平衡向吸热方向移动,即逆向移动,不利于提高SO2的转化率,故C不正确;
D.从沸腾炉中出来的气体成分为SO2、O2、N2,经过净化后,进入接触室,炉气中要有过量的空气,即增大O2浓度,会促使2SO2+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3 平衡正向移动,有利于提高SO2的转化率,故D正确;
E.接触室中:2SO2+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3,增大压强促使平衡正向移动(即气体总体积减小的方向),减小压强促使平衡逆向移动(即气体总体积增大的方向).在常压下,不利于平衡正向移动,不利于提高SO2的转化率.对于该化学平衡,压强的增大,促使平衡正向移动,效果并不明显,所以工业上直接采用常压条件,而不采用高压条件,故E不正确;
F.吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3,主要目的是防止产生酸雾,阻碍SO3的吸收,与化学平衡移动原理无关,故F不正确;
故答案为:D;
(4)设二氧化硫的初始浓度为a,则第一次转化掉的二氧化硫浓度为a×95%,剩余的二氧化硫浓度为a×(1-95%),进入第二次转化,则第二次转化掉的二氧化硫浓度为a×(1-95%)×95%
根据公式:转化率═转化浓度/初始浓度×100%
最终SO2的转化率═$\frac{a×95%+a×(1-95%)×95%}{a}×100%$═99.75%
故答案为:99.75%;
(5)①从C为硫酸可知,硫酸根来源于亚硫酸根放电.故b为阴离子交换膜,a为阳离子交换膜,在阴极区应为水放电生成氢气和氢氧根离子,故A为氢氧化钠,E为氢气,
故答案为:阳;NaOH溶液;氢气;
②阳极应为亚硫酸根放电生成硫酸根,反应的离子方程式为SO32--2e-+H2O=2H++SO42-,
故答案为:SO32--2e-+H2O=2H++SO42-.
点评 本题考查的知识点多,如:工业接触法制硫酸的原理、化合价的判断、转化率等,以及电极方程式的书写,只有掌握相关的基础知识,解题并不困难,难度中等.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 盐类水解是吸热反应 | |
B. | 电解池是将化学能转化为电能的一种装置 | |
C. | 化学反应中能量的变化都表现为热量的形式 | |
D. | 水力发电是将化学能转化为电能的过程 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | ①②③②④ | B. | ④②③②① | C. | ④②①②③ | D. | ③②①②④ |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 该物质属于离子晶体,且1molK3C60中含有的离子键的数目为63NA | |
B. | 该物质属于原子晶体,具有很高的熔点 | |
C. | K3C60的摩尔质量是837 | |
D. | K3C60和C60中都含有共价键 |
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