| 沸腾炉温度/℃ | 600 | 620 | 640 | 660 |
| 炉渣中CuSO4的质量分数/% | 9.3 | 9.2 | 9.0 | 8.4 |
分析 (1)根据反应物和生成物结合质量守恒来书写化学方程式;
(2)SO2和O2的反应在接触室中进行;由图可知:该设备上部循环使用的气体是SO2和O2,下部是产物SO3;
(3)SO3与H2O化合时放出大量的热,能形成酸雾,不利于三氧化硫的吸收;
(4)第一步:SO2的制取.主要原料是黄铁矿和空气,在高温下煅烧,使硫元素转变成SO2气体,设备为沸腾炉.黄铁矿需要粉碎,以增大和空气的接触面;第二步:SO3的制取,从沸腾炉中出来的气体需经过净化、除尘,进入接触室在催化剂作用下SO2和O2反应生成SO3,设备为接触室,同时涉及热量的交换、催化剂的作用、平衡的移动等问题;第三步:硫酸的生成,从接触室中出来的气体进入吸收塔,为避免酸雾形成需用浓H2SO4吸收;硫酸工业尾气中含二氧化硫,根据二氧化硫的性质可用碱液吸收;硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题,同时要考虑当地的需求量情况,硫酸厂是一座具有一定污染性的工厂;
(5)由表中数据分析出温度和CuSO4的质量分数之间的关系,而CuSO4的质量取决于SO3 的质量,再由反应2SO2(g)+O2(g) $?_{△}^{催化剂}$ 2SO3(g),△H=-98.3kJ•mol-1分析SO3 的质量和温度之间的关系;
(6)二氧化硫与硫酸铁反应生成硫酸亚铁和硫酸,据此写出反应的离子方程式;利用14H++Cr2O72-+6Fe2+═2Cr3++6Fe3++7H2O、SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++4H+可知,3SO2~Cr2O72-,结合题中数据进行计算.
解答 解:(1)反应物和生成物已知,结合质量守恒来书写化学方程式为:4CuFeS2+13O2 $\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$ 4CuO+2Fe2O3+8SO2,故答案为:4CuFeS2+13O2 $\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$ 4CuO+2Fe2O3+8SO2;
(2)SO2和O2的反应在接触室中进行;由图可知:该设备上部循环使用的气体是SO2和O2,下部是产物SO3;
故答案为:接触室;SO2和O2;
(3)SO3与H2O化合时放出大量的热,用水或稀硫酸吸收易形成酸雾,反而不利于成分吸收SO3,所以在吸收塔吸收SO3不用水或稀硫酸,用浓硫酸吸收,
故答案为:可以防止形成酸雾,使三氧化硫吸收完全;
(4)A.在沸腾炉中,原料黄铁矿是固体、空气是气体,为了加快反应速率,所以要将黄铁矿粉碎,增大接触面,提高反应速率,故A正确;
B.沸腾炉排出的矿渣有F2O3,F2O3可供炼铁,故B正确;
C.催化剂只能改变反应速率,不能影响转化率,故C错误;
D.因为SO2+2NaOH═Na2SO3+H2O,所以尾气中SO2可用NaOH浓溶液来吸收,故D正确;
E.硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题,同时要考虑当地的需求量情况,硫酸厂是一座具有一定污染性的工厂,所以硫酸厂的厂址宜选在消耗硫酸甚多的工业城市的郊区
故E正确;
故答案为:ABDE;
(5)硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3 在沸腾炉中化合而成),根据题意由表中数据可知,硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度升高而降低,是因为反应CuO+SO3 $\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$ CuSO4中SO3的质量减少导致的,根据2SO2(g)+O2(g)$?_{△}^{催化剂}$ 2SO3(g)△H=-98.3kJ•mol-1 反应制备SO3,该反应为可逆反应,正方向为放热,随着温度升高,平衡逆向移动,导致SO3的量减少,由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成CuSO4的量也减少,
故答案为:SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度升高,平衡左移,SO3物质的量减少,所以CuSO4的量减少(或温度升高,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少);
(6)根据14H++Cr2O72-+6Fe2+═2Cr3++6Fe3++7H2O、SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++4H+可得关系式:
3SO2~Cr2O72-,
3 1
x 0.02mol/L×0.025L
解得:x=$\frac{0.02mol/L×0.025L×3}{1}$=0.0015mol,
则接触室中所得气体中SO2的体积分数为:0.0015mol÷$\frac{0.28L}{22.4L/mol}$×100%=12.00%,
故答案为:12.00%.
点评 本题以实际化工生产“黄铜矿的综合利用”为背景,考查了元素化合物知识,离子方程式和化学方程式的书写,题目更注重考查学生利用化学原理来解决实际问题的能力.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | 2.5 μmol•L-1•min-1 和2.0 μmol•L-1•min-1 | |
| B. | 2.5 μmol•L-1•min-1 和2.5 μmol•L-1•min-1 | |
| C. | 3.0 μmol•L-1•min-1 和3.0 μmol•L-1•min-1 | |
| D. | 5.0 μmol•L-1•min-1 和3.0 μmol•L-1•min-1 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | 混合气体颜色不再变化 | B. | 混合气体密度不再变化 | ||
| C. | 2v正(N2O4)=v逆(NO2) | D. | 混合气体相对分子质量不变 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | 硫铁矿燃烧前需要粉碎,因为大块的不能在空气燃烧 | |
| B. | 沸腾炉出来的炉气需净化,因为其中的SO2会与杂质反应 | |
| C. | SO2氧化为SO3时,使用催化剂可以提高硫酸的产率 | |
| D. | SO3用98.3%的浓硫酸吸收,目的是防止形成酸雾,以使SO3吸收完全 |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | a点:c(A2-)=c(HA-) | B. | b点:5c(Cl-)=4[c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)] | ||
| C. | c点:c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A) | D. | d点:c(H+)=c(HA-)+c(A2-)+c(OH-) |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | ${\;}_{8}^{16}$O2-的结构示意图: | |
| B. | NH4Br的电子式: | |
| C. | CCl4的结构式 | |
| D. | 氧元素基态原子的电子排布式:1s22s12p3 |
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