综合题15.0分
化学

11.【化学—选修:化学与技术】

青岛精细化工厂生产发烟硫酸和硫酸的流程如下图所示。已知:②⑤装置为接触室。

(1)设备①的名称为______;在此处投入黄铁矿原料,发生反应的化学方程式为_______。

(2)气体在进入②之前一定要进行净化处理,原因为____________。为提高三氧化硫的产率,该处应采取_________(填“等温”“绝热”或“加催化剂”)等措施。

(3)生产中,能够提高硫元素转化率的条件或措施有_______(填字母)。

a.矿石加入沸腾炉之前先粉碎

b.使用V2O5作催化剂

c.接触室中不使用很高的温度

d.净化后炉气中要有过量的空气

e.接触氧化在常压下进行

f.吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3

(4)③处的气体混合物主要是氮气和三氧化硫。混合物气体通过吸收塔④后不立即通入⑤中的原因是_________

(5)产品最后从a口流出,浓度可达120% ~130%,此流程的优点是___________。

(6)工业上用200 t黄铁矿(含FeS2为75%),煅烧损失10%,SO2转化为SO3时的转化率为96%,SO3的吸收率为95%,可生产98%硫酸的质量为____________。

考察知识点

  • 蒸馏与分馏
正确答案及相关解析

正确答案

(1)沸腾炉;4FeS2+11O2高温8SO2+2Fe2O3

解析

(1)设备①燃烧硫或高温处理黄铁矿,制取二氧化硫,名称为沸腾炉;在此处投入黄铁矿原料,发生反应的化学方程式为 4FeS2+11O2高温8SO2+2Fe2O3

(2)气体在进入②之前一定要进行净化处理,原因为煅烧黄铁矿形成的炉气主要是二氧化硫气体,另外含有杂质,能使催化剂中毒,影响催化氧化的效果;SO2 和O2 反应生成SO3 ,该反应是可逆反应,温度过高平衡逆向移动,不利于SO3 的生成,且影响催化剂的活性,所以为提高三氧化硫的产率,该处采用等温过程。

(3)a.矿石加入沸腾炉之前先粉碎可以加快化学反应速率,不能提高硫元素转化率,错误;

b.使用V2O5作催化剂可以加快化学反应速率,不能提高硫元素转化率,错误;

c.该反应是个放热反应,温度过高,反应逆向进行,且影响催化剂的催化效果,接触室中不使用很高的温度能够提高硫元素转化率,正确;

d.净化后炉气中要有过量的空气,可以使得反应向正反应方向进行,能够提高硫元素转化率,正确;

e.高压下虽然能提高三氧化硫产率,但是影响不大,同时大大增加了生产成本,因此接触氧化在常压下进行,不能够提高硫元素转化率,错误;

f.为了防止酸雾的产生,用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫,不能够提高硫元素转化率,错误;

故选cd;

(4)③处中的混合气体主要是三氧化硫和氮气,以及少量的二氧化硫,通过吸收塔④后,只能吸收一部分三氧化硫。若将这种含三氧化硫较多,二氧化硫含量较少的混合气体直接通入第二个催化炉⑤,这时带入催化剂表面的三氧化硫的分压较高,二氧化硫分压较低,不利于反应的进行。

(5)产品最后从a口流出,浓度可达120% ~130%,此流程的优点是多次反应,多次吸收,提高三氧化硫的产率;

(6)工业上用200 t黄铁矿(含FeS2为75%),煅烧损失10%,SO2转化为SO3时的转化率为96%,SO

考查方向

工业制取硫酸。

解题思路

(1)设备①燃烧硫或高温处理黄铁矿,制取二氧化硫,名称为沸腾炉;在此处投入黄铁矿原料,发生反应的化学方程式为 4FeS2+11O2高温8SO2+2Fe2O3

(2)气体在进入②之前一定要进行净化处理,原因为煅烧黄铁矿形成的炉气主要是二氧化硫气体,另外含有杂质,能使催化剂中毒,影响催化氧化的效果;SO2 和O2 反应生成SO3 ,该反应是可逆反应,温度过高平衡逆向移动,不利于SO3 的生成,且影响催化剂的活性,所以为提高三氧化硫的产率,该处采用等温过程。

(3)a.矿石加入沸腾炉之前先粉碎可以加快化学反应速率,不能提高硫元素转化率;

b.使用V2O5作催化剂可以加快化学反应速率,不能提高硫元素转化率;

c.该反应是个放热反应,温度过高,反应逆向进行,且影响催化剂的催化效果,接触室中不使用很高的温度能够提高硫元素转化率;

d.净化后炉气中要有过量的空气,可以使得反应向正反应方向进行,能够提高硫元素转化率;

e.高压下虽然能提高三氧化硫产率,但是影响不大,同时大大增加了生产成本,因此接触氧化在常压下进行,不能够提高硫元素转化率;

f.为了防止酸雾的产生,用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫,不能够提高硫元素转化率;

(4)③处中的混合气体主要是三氧化硫和氮气,以及少量的二氧化硫,通过吸收塔④后,只能吸收一部分三氧化硫。若将这种含三氧化硫较多,二氧化硫含量较少的混合气体直接通入第二个催化炉⑤,这时带入催化剂表面的三氧化硫的分压较高,二氧化硫分压较低,不利于反应的进行。

(5)产品最后从a口流出,浓度可达120% ~130%,此流程的优点是多次反应,多次吸收,提高三氧化硫的产率;

(6)工业上用200 t黄铁矿(含FeS2为75%),煅烧损失10%,SO2转化为SO3时的转化率为96%,SO3的吸收率为95%,可生产98%硫酸的质量为

易错点

本题主要考查了硫酸工业的工艺流程,涉及设备、原理、气体的净化、尾气的吸收等知识,内容较多,解题时注意对硫酸工业的理解。

知识点

蒸馏与分馏