工业制取硫酸 知识点题库

工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行，即煅烧、催化氧化、吸收．请回答下列个问题：

（1）煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入 （填设备名称）

（2）催化氧化阶段反应2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）；△H＜0

550℃时，SO₂转化为SO₃的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系

如图1所示．

理论上要提高SO₂的转化率，反应的条件应是 温、高压（填“高”、“低”、或“常”），但通常情况下工业生产中采用常压的原因是 ．

将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于5L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10M Pa．该反应的平衡常数等于 ．

（3）为循环利用催化剂，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，

回收率达91.7%以上．已知废钒催化剂中含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣．查阅资料知：VOSO₄可溶于水，V₂O₅难溶于水，NH₄VO₃难溶于水．该工艺的流程如图．

则：反应①②③④中属于氧化还原反应的是 （填数字序号），反应③的离子方程式为　 ．该工艺中反应③的沉淀率（又称沉矾率）是回收钒的关键之一，沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH₄Cl加入质量与料液中V₂O₅的质量比）和温度．根据下图试建议控制氯化铵系数和温度： 　、 ．

在硫酸工业生产中，为了有利于SO₂的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室（如图）．按此密闭体系中气体的流向，则在A处流出的气体为（　　）

以黄铁矿为原料生产硫酸的主要设备是沸腾炉、（炉气精制）、接触室和吸收塔等．

（1）请写出炉气制造即沸腾炉中黄铁矿燃烧的化学方程式　 ．

（2）炉气精制的作用是将含SO₂进行除法和水洗．而精制炉气即SO₂的催化氧化，在接触室中进行．

A、精制炉气（含SO₂体积分数为7%、O₂为11%、N₂为82%）中SO₂平衡转化率与温度及压强关系如图1所示．在实际生产中，SO₂催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右（对应图中A点），而没有选择SO₂转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是 、 ．

B、接触室中2SO₂（g）+O₂（g） 2SO₃（g），反应过程的能量变化如图2所示．

已知1mol SO₂（g）氧化为1mol SO₃（g）的△H=﹣99kJ•mol^﹣1 ． 请回答下列问题：

①图中C点表示 ，E的大小对该反应的反应热 （填“有”或“无”） 影响．该反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅会使图中B点 （填“升高”或“降低”）．

②反应达到平衡时，平衡常数表达式K=，升高温度，K值 （填“增大”、“减小”或“不变”）；图中△H= kJ•mol^﹣1 ．

（3）从吸收塔出来的气体用一定量氨水吸收，得到的铵盐产品是（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃的混合物．取不同质量的铵盐，分别加入x mol/L的50.00mL NaOH溶液中，经沸水浴（此温度下铵盐自身不分解）加热使氨气全部逸出，干燥后用浓硫酸完全吸收．实验数据如下：

①该铵盐中（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃的物质的量之比为 ．

②x的值为 ．

根据上述产业流程回答下列问题：

（1）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式：① 、② 、③ 、④ 、⑤ ．

（2）沸腾炉发生反应的化学方程式： 　．磷肥厂的主要产品是普钙（磷酸二氢钙和硫酸钙），写出由磷矿石和硫酸反应制普钙得化学方程式 ．

（3）用1吨硫铁矿（FeS₂的质量分数为36%）接触法制硫酸，制硫酸的产率为65%，则最后能生产出质量分数为98%的硫酸 吨．

（4）热电厂的冷却水是  ， 该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有 （写出一种即可）．

（5）根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想．  ，  （写出两点即可）．