Question

Ⅰ固硫剂是把煤燃烧时生成的二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中的物质，可减少二氧化硫对大气的污染．下列物质中可用做固硫剂的有______
A．CaO    B．Na₂CO₃    C．NH₄NO₃    D．P₂O₅
Ⅱ以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下：

请回答下列问题：
（1）在炉气制造中，生成SO₂的化学方程式为______；
（2）炉气精制的作用是将含SO₂的炉气______、______及干燥，如果炉气不经过精制，对SO₂催化氧化的影响是______．
（3）精制炉气（含SO₂体积分数为7%、O₂为ll%、N₂为82%）中SO₂平衡转化率与温度及压强关系如下图所示．在实际生产中，SO₂催化氧化反应的条件选择常压、450℃；左右（对应图中A点），而没有选择SO₂转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是______、______；

（4）在SO₂催化氧化设备中设置热交换器的目的是______、______，从而充分利用能源．

Answer 1

解：Ⅰ、二氧化硫是一种酸性氧化物，在所给的物质中能与二氧化硫反应的只有选项A、B，故选A、B；
Ⅱ、（1）黄铁矿的主要成分是FeS₂，在高温条件下与氧气反应，故答案为：4FeS₂+11O₂4Fe₂O₃+8SO₂；
（2）在催化氧化时必须进行除尘、洗涤、干燥，以达到除去砷、硒等化合物的效果，这些物质会使催化剂中毒，并且水蒸气在高温下与铁反应，对设备和生产有不良影响，故答案为：
除尘、水洗；砷、硒等化合物会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响；
（3）在反应2SO₂+O₂?2SO₃中，SO₂转化率较高，工业上一般不采用更高的压强，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO₂的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO₂的转化率提高的余地很小，本反应为放热反应，工业生产中不采取较低的温度，因为温度越低，SO₂的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高．故答案为：不选B点，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO₂的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO₂的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压；不选C点，因为温度越低，SO₂的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故选择A点，而不选择C点．
（4）在S0₂催化氧化设备中设置热交换器，把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，冷却生成气体，可起到充分利用能源的目的，故答案为：利用反应放出的热量预热原料气体；上层反应气经热交换器温度降到400～500℃进入下层使反应更加完全．
分析：二氧化硫是一种酸性氧化物，在一定条件下可与CaO、Na₂CO₃ 等反应生成硫酸盐，达到固硫的作用；黄铁矿的主要成分是FeS₂，在高温条件下与氧气反应：4FeS₂+11O₂4Fe₂O₃+8SO₂
；在催化氧化时必须进行除尘、洗涤、干燥，以达到除去砷、硒等化合物的效果，这些物质会使催化剂中毒，并且水蒸气在高温下与铁反应，对设备和生产有不良影响；在反应2SO₂+O₂?2SO₃中，SO₂转化率较高，工业上一般不采用更高的压强，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO₂的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO₂的转化率提高的余地很小，本反应为放热反应，工业生产中不采取较低的温度，因为温度越低，SO₂的转化率虽然更高，但反应较慢，450℃时，催化剂的催化效率最高．
点评：本题考查硫酸的工业制法，涉及环境保护、反应原理、工业流程等问题，本题中注意炉气的精制、反应条件等问题的考查，是易错点．