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(2008?开封一模)工业上黄铁矿原料制H2SO4,请回答下列问题:
(1)燃烧黄铁矿是在
沸腾炉
沸腾炉
(填设备名称)中进行的.
(2)在接触室中生成SO3反应条件的选择,可以完全用勒夏特列原理解释的是(填标号)
C
C

A.温度为400℃-500℃B.常压   C.O2过量   D.用V2O5作催化剂
(3)硫酸工业的尾气中,除含有N2、O2外,还含有SO2、微量SO3和酸雾,为保护环境和提高综合经济效益,应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品.处理方法可采用过量氨水吸收,主反应的化学方程式为
SO2+NH3?H2O=(NH42SO3
SO2+NH3?H2O=(NH42SO3
,同时还能发生多个反应,写出其中可能发生的两个氧化还原反应的反应式(或离子方程式):
2H2SO3+O2=2H2SO4 2SO32-+O2=2SO42-
2H2SO3+O2=2H2SO4 2SO32-+O2=2SO42-

(4)SO2尾气可用饱和Na2SO3溶液吸收而得重要化工原料,反应的离子方程式为
SO2+H2O+SO32-=2HSO3-
SO2+H2O+SO32-=2HSO3-

(5)黄铁矿的煅烧产物Fe2O3(或Fe3O4等)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
抑制Fe3+与Fe2+的水解,并防止Fe2+被氧化成Fe3+
抑制Fe3+与Fe2+的水解,并防止Fe2+被氧化成Fe3+
分析:(1)根据工艺流程分析;
(2)能够使平衡发生移动,则可以用勒夏特列原理解释;
(3)根据溶液中的成分和物质的性质分析;
(4)SO2能与饱和Na2SO3溶液反应;
(5)Fe3+与Fe2+易水解,Fe2+易被氧化成Fe3+
解答:解:(1)燃烧黄铁矿是在沸腾炉中与氧气反应,故答案为:沸腾炉;
(2)能够使平衡向正方向移动的条件,有利于三氧化硫的生成,则可以用勒夏特列原理解释:
A.二氧化硫与氧气反应是放热反应,温度为400℃-500℃,平衡逆移,不利于三氧化硫的生成,故A错误;
B.高温有利于三氧化硫的生成,但是高压对转化率改变不大,而且提高了生产成本,所以采用常压,故B错误;
C.O2过量,能促使平衡正移,提高二氧化硫的转化率,故C正确;
D.用V2O5作催化剂,能加快反应速率,但是平衡不移动,故D错误;
故答案为:C;
(3)氨水中的NH3?H2O能与二氧化硫反应,其反应方程式为:SO2+NH3?H2O=(NH42SO3,亚硫酸和亚硫酸根离子中的硫元素易被氧气氧化,其反应方程为2H2SO3+O2=2H2SO4 2SO32-+O2=2SO42-
故答案为:SO2+NH3?H2O=(NH42SO3;2H2SO3+O2=2H2SO4 2SO32-+O2=2SO42-
(4)SO2能与饱和Na2SO3溶液反应生成NaHSO3,其反应方程式为SO2+H2O+SO32-=2HSO3-,故答案为:SO2+H2O+SO32-=2HSO3-
(5)Fe2O3(或Fe3O4等)溶于H2SO4后,生成的Fe3+与Fe2+易水解,Fe2+易被氧化成Fe3+,所以要加入Fe粉和酸,抑制Fe3+与Fe2+的水解,并防止Fe2+被氧化成Fe3+
故答案为:抑制Fe3+与Fe2+的水解,并防止Fe2+被氧化成Fe3+
点评:本题考查了元素及化合物的性质,涉及平衡的移动,化学方程式和离子方程式的书写等,考查的知识点较多,难度中等.
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(1)从反应开始至达到化学平衡,生成NH3的平均反应速率为
0.05mol/(L?min)
0.05mol/(L?min)
;平衡时N2转化率为
5%
5%

(2)下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是(填标号,下同)
ABE
ABE

A.容器内压强不再发生变化
B.H2的体积分数不再发生变化
C.容器内气体原子总数不再发生变化
D.相同时间内消耗n mol N2的同时消耗3n mol H2
E.相同时间内消耗n mol N2的同时消耗2n mol NH3
F.容器内气体的密度不再发生变化
(3)反应达平衡后,以下操作将引起平衡向正反应方向移动,并能提高N2转化率的是:
BD
BD

A.向容器中通入少量N2
B.向容器中通入少量H2
C.使用催化剂
D.降低温度
E.向容器中通入少量氦气(已知氦气和N2、H2、NH3都不发生反应)
(4)维持上述恒温恒容条件步变,若起始加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3,反应向逆方向进行,平衡时NH3的物质的量仍然为0.2mol,则c的取值范围是
0.2<C≤
2
3
0.2<C≤
2
3

(5)保持温度不变,使体积缩小为原来的一半,则N2的体积分数
增大
增大
(填“增大”“减小”或“不变”).请通过计算证明你的结论.
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
原平衡 1.9 0.7 0.2
转化x3x2x
新平衡 1.9-x 0.7-3x 0.2+2x
W(N2后)-W(N2前)=
1.9-x
2.8-2x
-
1.9
2.8
=
x
28(2.8-2x)
,因x≤0.35,所以
x
28(2.8-2x)
>O
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
原平衡 1.9 0.7 0.2
转化x3x2x
新平衡 1.9-x 0.7-3x 0.2+2x
W(N2后)-W(N2前)=
1.9-x
2.8-2x
-
1.9
2.8
=
x
28(2.8-2x)
,因x≤0.35,所以
x
28(2.8-2x)
>O

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