[化学—选修2:化学与技术](15分)硫酸是工业生产中最为重要的产品之一,在化学工业的很多领域都要用到硫酸,如橡胶的硫化、表面活性剂“烷基苯硫酸钠”的合成,铅蓄

[化学—选修2:化学与技术](15分)硫酸是工业生产中最为重要的产品之一,在化学工业的很多领域都要用到硫酸,如橡胶的硫化、表面活性剂“烷基苯硫酸钠”的合成,铅蓄

题型:不详难度:来源:
[化学—选修2:化学与技术](15分)
硫酸是工业生产中最为重要的产品之一,在化学工业的很多领域都要用到硫酸,如橡胶的硫化、表面活性剂“烷基苯硫酸钠”的合成,铅蓄电池的生产等。工业上生产硫酸的流程图如下:

请回答下列问题
(1)在硫酸工业生产中,我国采用黄铁矿为原料生产SO2,已知1g完全燃烧放出7.2kJ的热量燃烧反应的热化学方程式_______          ______。 
(2)为了有利于SO2转化为SO3,且能充分利用热能,采用在具有多层催化剂且又热交换的________(填仪器名称)中进行反应。在如图Ⅰ所示的装置中, A处气体进入装置前需净化的原因是                          
(3)精制炉气(含有体积分数为7%、O2为11%、N2为82%)中平衡 转化率与温度及压强关系如图2所示、在实际生产中,催化氧化反应的条件选择常压、左右(对应图中A点):而没有选择转化率更高的B或C点对应的反应条件,其原因分别是:            

(4)已知:焙烧明矾的化学方程式4KAl(SO4)2•12H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O。
焙烧711t明矾(M=474g/mol),若 的利用率为95%,可生产质量分数为98%的硫酸    t。(结果保留小数点后一位)
(5)除硫酸工业外,还有许多工业生产。下列相关的工业生产流程中正确的是        
A.向装置中通入氮气且保持体积不变
B.向装置中通入氧气且保持体积不变
C.添加更多的催化剂
D.降低温度,及时转移SO3

答案
(第四空3分,其余2分)
(1)4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g)△H=-3456kJ/mol
(2)接触室   防止催化剂中毒;水蒸气对设备和生产有不良影响
(3)不选B点,因为压强越大对设备的投资越大,消耗的动能大,二氧化硫原料的转化率在1个大气压时已达97%左右,再提高压强二氧化硫的转化率提高余地很小,所以采用1个大气压;
不选C点,因为温度越低,二氧化硫的转化率虽然更高,但是催化剂的催化效率受到影响,450°C时,催化剂的催化效率最高,所以选择A点,不选C点。
(4)320.6
(5)B
解析

试题分析:(1)FeS2的摩尔质量是120g/mol,则4mol的FeS2完全燃烧放出的热量为7.2kJ×120×4=3456kJ,所以热化学方程式为4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g)△H=-3456kJ/mol
(2)二氧化硫转化为三氧化硫在接触室中进行;A处气体中含有杂质易使催化剂中毒,且水蒸气对设备和生产有不良影响,所以在进入接触室之前需净化;
(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。所以选择A点。
(4)根据明矾焙烧的化学方程式及元素守恒规律得:4KAl(SO4)2•12H2O~9SO2~9H2SO4,二氧化硫的利用率为95%,设焙烧711t明矾可生成98%的硫酸质量为x:4KAl(SO4)2•12H2O~9H2SO4
4×474          9×98
711t×95%        x×98%
解得x=320.6t
(5)A、通入与反应无关的气体,体积不变,压强增大,对平衡无影响,且对反应装置无利,错误;B、向装置中通入氧气且保持体积不变,可以增大氧气的浓度,反应速率加快,平衡正向移动,二氧化硫的转化率提高,对生产有利,正确;C、催化剂只能加快反应速率,不能改变平衡,错误;D、转移SO3减少生成物浓度,平衡正向移动,二氧化硫转化率提高,但温度降低会使催化剂的活性降低,反应速率减慢,对生产不利,错误,答案选B。
举一反三
(18分)I.实验室制备、收集干燥的SO2,所需仪器如下。

(1)装置A产生SO2,按气流方向连接各仪器接口,顺序为a→ ____→ ____ →____→____f。
(2)装置A中发生反应的化学方程式为____________________________________。
(3)验证产生的气体是SO2的方法是________________________________________。
II.SO2气体为无色气体,有强烈刺激性气味,大气主要污染物之一,具有一定的还原性,探究SO2气体还原Fe3、I2可以使用的药品和装置如图所示:

(1)装置A中的现象是__________。在SO2还原Fe3的反应中SO2和Fe3的物质的量之比是_______。
(2)装置C的作用是____________________________________。
(3)若要从A中的FeCl3溶液中提取晶体,必须进行的实验操作步骤:加热浓缩、冷却结晶、过滤,在这一系列操作中没有用到的玻璃仪器有(  )
A.烧瓶B.酒精灯C.漏斗D.烧杯 E.玻璃棒
(4)在上述装置中通入过量的SO2,为了验证A中SO2与Fe3发生了氧化还原反应,取A中的溶液,分成两份,并设计了如下实验:
方案①:往第一份试液中加入少量酸性KMnO4溶液,紫红色褪去。
方案②:往第二份试液中加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。
上述方案不合理的是______,原因是___________________________________。
(5)能表明的还原性性弱于SO2的现象是________________________________________。
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(15分)二氧化硫是重要的工业原料,探究其制备方法和性质具有非常重要的意义。

(1)实验室用图1装置测定SO2催化氧化为SO3的转化率。(已知SO3熔点为16.8℃,假设气体进入装置时分别被完全吸收,且忽略空气中CO2的影响。)
①简述使用分液漏斗向圆底烧瓶中滴加浓硫酸的操作:                 
②实验过程中,需要通入氧气。试写出一个用如图2所示装置制取氧气的化学方程式:        
③当停止通入SO2熄灭酒精灯后,需要继续通一段时间的氧气,其目的是:        
④实验结束后,若装置D增加的质量为mg,装置E中产生白色沉淀的质量为ng,则此
条件下二氧化硫的转化率是          (用含字母的代数式表示,不用化简)。
(2)某学习小组设计用如图3装置验证二氧化硫的化学性质。
①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为:                          
②为验证二氧化硫的还原性,充分反应后,取试管b中的溶液分三份,分别进行如下实验。
方案I:向第一份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉
淀生成。
方案II:向第二份溶液中加入品红溶液,红色褪去。
方案III:向第三份溶液中加入BaC12溶液,产生白色沉淀
上述方案中合理的是       (填“I”、“II”、或“III”);
试管b发生反应的离子方程式:      
③当通入二氧化硫至试管c中溶液显中性时,该溶液中
c(Na+)=                 用含硫微粒浓度的代数式表示)。
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(13分)硫及其化合物有广泛的应用,对SO2性质的研究是高中化学教学的一项重要内容。
(1)对比研究是一种重要的研究方法。若将硫的单质及部分化合物按如下表所示分成3组,则第2组中物质M的化学式是              
第1组
第2组
第3组
S(单质)
SO2、H2SO3、M、NaHSO3
SO3、H2SO4、、Na2SO4、NaHSO4
 
(2)某校化学学习小组用下图所示的实验装置研究SO2的性质。

①在装置Ⅰ中发生SO2的催化氧化反应,其化学方程式是            
②若按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的顺序连接装置,(已知:SO3熔点 16.8℃; SO2沸点—10℃。)装置Ⅱ的作用是           ;装置Ⅲ中溶液逐渐褪色,生成Mn2+的同时pH降低,则该反应的离子方程式是                  
③若按Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的顺序连接装置,如果装置Ⅳ中有30mL 2.5mol/LNaOH溶液,反应后增重4.8g,则装置Ⅳ中发生反应的化学方程式是       
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(7分)盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大酸”。现就三大酸与金属铜反应的情况,回答下列问题:
(1)稀盐酸不与Cu反应,若在稀盐酸中加入H2O2(常见氧化剂,作氧化剂时还原产物为水)后,则可使铜顺利溶解。该反应的化学方程式为:__________________________________。
(2)在一定体积的18 mol·L-1的浓硫酸中加入过量铜片,加热使之反应,被还原的硫酸为0.9mol。则浓硫酸的实际体积_________(填“大于”、“等于”或“小于”)100mL。若使剩余的铜片继续溶解,可在其中加入硝酸盐溶液(如KNO3溶液),则该反应的离子方程式为______________。
(3)根据下图操作及现象推断酸X为_______(填序号)。
  
a.浓盐酸           b.浓硫酸         c.浓硝酸   
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(12分)【化学——化学与技术】
工业上以黄铁矿为原料,采用接触法生产硫酸。请回答下列问题:
(1)煅烧黄铁矿的设备名称是__________,进料前必须将黄铁矿粉碎,目的是________。所得炉渣的用途有__________________________(填一种用途)。
(2)进入接触室前的气体必须经过净化处理,目的是防止________________________________。
(3)生产过程中,吸收三氧化硫常用的物质是_____________________________。
(4)温度变化与二氧化硫转化率的变化关系可用下图中的曲线______(填“a”或“b”)表示。

(5)工业上常用熟石灰和硫酸处理、回收尾气中的有害气体。反应的化学方程式为:
________________________________、_________________________________。
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