(10分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即在沸腾炉中煅烧黄铁矿、SO2的催化氧化及其SO3的吸收。请回答下列几个有关硫酸工业中的几个问题。(
题型:不详难度:来源:
(10分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即在沸腾炉中煅烧黄铁矿、SO2的催化氧化及其SO3的吸收。请回答下列几个有关硫酸工业中的几个问题。 (1)生产硫酸最古老的方法是以绿矾为原料,在蒸馏釜中煅烧。反应的化学方程式为:2FeSO4·7H2O Fe2O3 + SO2↑+ SO3↑+ 14H2O。其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝便得到硫酸。用如图所示装置模拟用绿矾制硫酸的实验,并检验生成的硫酸和二氧化硫(加热装置已略去)。其中b为干燥的试管。下列关于该反应说法正确的是( )
A.若将反应后的三种气体通入BaCl2溶液中,产生的沉淀为BaSO3、BaSO4 | B.b中产物用紫色石蕊试液即可检验出其中H+和SO42— | C.为检验反应的另一种生成物,试管c中应加入的试剂为NaOH溶液 | D.b中所得到的硫酸的质量分数为29.5% | (2)从沸腾炉中出来的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入接触室,其主要目的是__________。 (3)接触室中热交换器是实现冷热交换的装置。化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的,如气、液热交换时通常使用的仪器是______________。 (4)接触室中主要反应是SO2的催化氧化,在生成硫酸的过程中,钒触媒(V2O5)所以能加快二氧化硫氧化的速度,除了具有吸附作用外,有人认为反应过程中还产生了一连串的中间体(如图)。c步的化学方程式可表示为_______________________。
(5) 工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2、微量的SO3和酸雾。为了保护环境,同时提高硫酸工业的综合经济效益,应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品。将尾气通入粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液中,经过一系列处理后得到一种相对分子质量为172的化工原料J。试写出J的化学式_________。 |
答案
(1) D(2分),(2)防止催化剂中毒(2分) (3)冷凝管(1分) (4) 2VOSO4=SO2+V2O5+SO3(2分) (5)CaSO4·2H2O(3分) |
解析
(1)将分解生成的气体通入BaCl2溶液中,生成的沉淀是BaSO4;根据绿矾分解的方程式,产物Fe2O3留在试管中,SO3和H2O同时冷凝便得到硫酸,收集在试管a中,硫酸的检验分为两部分,既要检验H+,又要检验SO42—,要回答全面。试管b中溶液用来检验SO2气体,故用品红溶液,SO2能使品红溶液退色,加热红色恢复。根据生成SO3与水的物质的量之比,可以求得生成硫酸的理论浓度:设生成1molSO3和14molH2O,硫酸的质量分数为98/(80+14×18)=29.5%。(2)由于接触室中使用V2O5作催化剂,为防止催化剂中毒,因此必须进行除杂操作。(4)根据催化剂的性质可知催化剂(V2O5)在反应过程中先参与反应,而后又生成,化学性质和质量在反应前后不变,在反应a中钒元素化合价降低被还原,可推知还原剂应为SO2,化学方程式可表示为SO2+V2O5=V2O4+SO3,反应b中根据元素守恒可确定SO2也参与反应,钒元素化合价不变,硫元素化合价升高被氧化,因此反应过程中O2也参与反应,化学方程式可表示为V2O4+2SO2+O2=2VOSO4,该反应属于化合反应,因此原子利用率为100%,反应c中有V2O5生成,可推知反应c为2VOSO4=SO2+V2O5+SO3。 (5)要考虑到SO2和碱或盐反应生成的亚硫酸盐,亚硫酸盐有较强的还原性易被空气氧化,结合产物的相对分子质量172可确定产物为生石膏CaSO4·2H2O,其中反应的化学方程式可表示为:2SO2+O2+2CaCO3+4H2O=2 [CaSO4·2H2O] +2CO2或2SO2+O2+2Ca(OH)2+2H2O=2 [CaSO4·2H2O] |
举一反三
(14 分)孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3,还含少量Fe、Si的化合物。以孔雀石为原料可制备CuSO4·5H2O及纳米材料G,步骤如下:
已知:
| 氢氧化物开始沉淀时的pH
| 氢氧化物沉淀完全时的pH
| Fe3+
| 2.7
| 3.7
| Fe2+
| 7.6
| 9.6
| Cu2+
| 4.7
| 6.7
| 请回答下列问题: (1)溶液A中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+。根据上述实验过程,可作为试剂①的最合理的是 ▲ (填代号)。 a.KMnO4 b.(NH4)2S c.H2O2 d.KSCN (2)向溶液B中加入CuO的作用是 ▲ 。 (3)由溶液C获得CuSO4·5H2O,需要经过 ▲ 操作。 (4)制备纳米材料G时,应向CaCl2溶液中先通入 ▲ (填化学式)。写出该反应的化学方程式 ▲ 。 (5)欲测定溶液A中Fe2+的浓度,可取A溶液稀释一定倍数后,用KMnO4标准溶液滴定,滴定时盛放待测液A的玻璃仪器是 ▲ (填名称);滴定达到终点的现象为 ▲ 。 |
(10分)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,目前工业上用氢气和氮气直接合成氨,制得的氨通过催化氧化可生产硝酸。 在一定条件下,若N2和H2以体积比1:3的比例充入一体积不变的密闭容器中反应,达到平衡状态时,测得混合气体中氨的体积分数为20.0%,则: (1)合成氨反应达到平衡的标志 ▲ 。A.容器内气体压强保持不变 | B.容器内各物质的浓度不随时间变化 | C.当υ(H2,正)=0.3mol·L-1·min-1,υ(NH3,逆)=0.2mol·L-1·min-1时 | D.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成 | (2)达到平衡时,N2和H2的转化率分别为 ▲ 。 (3)用氨催化氧化可生产硝酸,取所生产的硝酸溶液100mL,与足量的铜反应,生成的NO2和NO混合气体在标准状况下体积为6.72L,物质的量之比为2:1,求所生产硝酸的物质的量浓度?(请写出该小题的计算过程) ▲ 。 (4)某厂用NH3生产硝酸,然后再制硝酸铵,其过程如下:
其中反应②为:4NO+3O2+2H2O4HNO3,原料气为氨气和空气的混合物。 若实际生产中,反应①、②、③的转化率(或利用率)分别为a、b、c,则生产硝酸的氨气占所用氨气总量的体积分数为 ▲ 。 |
(10分)制取碘盐的流程如下:
试回答下列问题 (1)检验母液中是否含有SO42-离子的方法是 ▲ 。 (2)过滤时,用到的玻璃仪器有: ▲ 、 ▲ 、 ▲ 。 (3)国家标准GB546061-92规定碘盐含碘量(以碘计),出厂产品≥40mg/Kg。销售品≥30mg/Kg。某次实验时向一干净的坩埚中放入5g精盐,加入1mL0.001mol/L标准KIO3溶液搅拌均匀,在100℃恒温烘干1h,即得碘盐产品,该碘盐的含碘量约为: ▲ mg/Kg(保留一位小数),是否是合格产品 ▲ (填:合格、不合格)。 (4)检验碘盐是否加有碘酸钾,定性检验方法是在酸性介质中加还原剂KCNS,其反应如下:6IO3-+5CNS-+H++2H2O=3I2+5HCN+5SO42-,检验时,除需用KCNS外,还需要的一种试剂,最好是 ▲ 。 (5)碘盐中的碘酸钾在560℃开始分解产生无色气体,剩余固体加硝酸酸化的硝酸银有黄色沉淀,碘盐在热水中,也会生成两种单质,其中一种是无色气体,滴加酚酞显红色,请写出碘酸钾两种情况下分解的化学方程式: ▲ 或 ▲ 。 |
右图是一套实验室制备气体的装置,用于发生、干燥、收集和吸收有毒气体。下列各组物质能利用这套装置进行实验的是
A.电石和水 | B.MnO2和浓盐酸 | C.Cu片和浓硝酸 | D.Na2SO3和浓硫酸 |
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下列有关试验操作的叙述正确的是( )A.实验室制取少量的乙酸乙酯时,浓硫酸作催化剂和脱水剂 | B.将铜丝灼热后伸入到乙醇中,反应后铜丝的质量增重 | C.用苯萃取溴水中的溴,分液时有机层从分液漏斗的上口倒出 | D.在制取少量的乙酸乙酯时,先在试管中加入浓硫酸,再加入乙醇和乙酸的混合液 |
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