问题 问答题

工业上由FeS2制H2SO4的转化关系如下:

填写下列空白:

(1)已知吸收塔中每40gSO3气体被水完全吸收生成液态硫酸放出65.15kJ,写出该反应的热化学方程式______;

(2)接触室内发生的反应为:

SO2(g)+

1
2
O2(g) 
催化剂
.
 SO3(g)△H=a kJ•mol-1

下表为不同温度(T)下该反应的化学平衡常数(K):

T/K673723823923
K42337.420.54.68
①根据上表数据及化学平衡理论,上述反应中a______0(填“>”或“<”);

②K值越大,表明反应达到平衡时______(填标号).

A.SO2的转化率一定越高     B.SO3的产量一定越大

C.正反应进行得越完全      D.化学反应速率越大

(3)考虑综合经济效益,当炉渣含铁量大于45%时,可用于制硫酸亚铁等.下列利用炉渣里的Fe2O3制FeSO4的方案中,最能体现绿色化学理念的方案是______(填标号);

A.Fe2O3

CO
高温
Fe
浓硫酸
FeSO4;B.Fe2O3
浓硫酸
Fe2(SO43
铁屑
FeSO4;C.Fe2O3
铁粉
高温
Fe
浓硫酸
FeSO4

(4)为了探究接触室里催化剂颗粒(粗颗粒和细颗粒),反应的温度(673K和723K),反应的压强(101Kpa和1010Kpa)对反应速率的影响,通过变换这些实验条件,至少需要完成______个实验然后进行对比得出结论;

(5)为实现绿色环保、节能减排和废物利用等目的,某硫酸厂用碳酸钙作吸收剂与水配成浆液,洗涤尾气(SO2的体积分数为0.200%)并吸收SO2,得到石膏(CaSO4•2H2O).求:22.4m3(标准状况下)的尾气可制得石膏______千克;(取两位有效数字)(设二氧化硫的利用率为80.0% )

(6)科学家研究出以图所示装置用电化学原理生产硫酸的新工艺,其阳极的电极反应式为______,总反应的化学方程式为______.

答案

(1)40gSO3气体物质的量为0.5mol,生成液态硫酸放出65.15kJ,

则1molSO3气体被水完全吸收生成液态硫酸放出130.3kJ热量,

热化学方程式为:SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-130.3kJ/mol,

故答案为:SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-130.3kJ/mol;

(2)①化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度.化学平衡常数只与温度有关,吸热反应平衡常数随温度升高而增大,放热反应则相反.根据表中数据可知:随温度升高平衡常数减小,说明正反应为放热反应,放热反应△H<0,

故SO2(g)+

1
2
O2(g) 
催化剂
.
 SO3(g)△H=a kJ•mol-1 反应中a<0,为负值.

故答案为:<;

②A.化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度.K值越大,表明反应进行的程度越大,而反应进行的程度越大,并不意味SO2的转化率一定越高,故A不正确;    

B.K值越大,表明反应进行的程度越大,而反应进行的程度越大,并不意味SO3的产量一定越大,产量还取决与反应物的投料量等因素.故B不正确;

C.化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度.K值越大,表明反应进行的程度越大,正反应进行得越完全.故C正确;

D.化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度.不表示反应的快慢,与化学反应速率无关.故D不正确;

故答案为:C; 

(3)A.Fe2O3 与CO反应需要高温,消耗大量能量,然后Fe与浓硫酸反应时有二氧化硫放出,污染环境,不符合绿色化学理念.故A不正确;

B.Fe2O3 +3H2SO4 ═Fe2(SO43 +3H2O,Fe2(SO43 +Fe═3FeSO4,反应中无污染物产生,最能体现绿色化学理念的方案.故B正确;

C.Fe与浓硫酸反应时有二氧化硫放出,污染环境,不符合绿色化学理念.故C不正确;

故答案为:B;

(4)

实验序号催化剂颗粒大小温度(K)压强(KPa)
1粗颗粒673101Kpa增大到1010Kpa
2细颗粒673101Kpa增大到1010Kpa
3粗颗粒673K增大到723K101Kpa
4细颗粒673K增大到723K101Kpa
第一组和第二组保持温度不变,逐步增大压强,对比催化剂粗颗粒与细颗粒对反应速率的影响,

第三组和第四组保持压强不变,逐步升高温度,对比催化剂粗颗粒与细颗粒对反应速率的影响,

所以通过变换这些实验条件,至少需要完成4个实验然后进行对比才能得出结论,

故答案为:4; 

(5)设可制得石膏物质的量为x,

22.4m3(标准状况下)的尾气物质的量为:

22400L
22.4L/mol
=1000mol,

尾气中SO2的体积分数为0.200%,得SO2物质的量为:1000mol×0.200%=2mol,二氧化硫的利用率为80.0%,

反应方程式为:CaCO3+SO2+H2O═CaSO3+CO2↑+H2O、2CaSO3+O2+4H2O═2CaSO4•2H2O,

根据硫元素守恒得:SO2 ~CaSO4•2H2O

                 1mol        1mol

              2mol×80.0%     x

解得:x=1.6mol,

则石膏的质量为:1.6mol×172g/mol=275.2g≈0.28Kg,

故答案为:0.28;

(6)电解池中阳极是还原剂发生氧化反应,阴极是氧化剂发生还原反应.根据题意可知:通入二氧化硫的电极为阳极,通入氧气的电极为阴极,阳极反应:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+,阴极反应:O2+4H++4e-═2H2O,阴、阳电极反应合并得总反应为:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4

故答案为:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+、2SO2+O2+2H2O=2H2SO4

单项选择题 A3/A4型题
单项选择题