Question

工業(yè)上制硫酸的設(shè)備分為三大部分，一是沸騰爐、二是接觸室、三是吸收塔；仿照工業(yè)上制備硫酸的流程設(shè)計(jì)出下面的裝置，以探究有關(guān)問(wèn)題。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）寫出FeS₂與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________。

（2）從乙裝置中出來(lái)的氣體有__________________________________________。

（3）寫出上圖丙裝置的作用__________________________________________。

（4）在裝置乙的反應(yīng)器內(nèi)要求氧氣的量要比二氧化硫的量多一倍左右，實(shí)驗(yàn)時(shí)你是如何控制與估計(jì)的？____________________________。

（5）接觸法制硫酸過(guò)程中，若反應(yīng)熱都未被利用，則每生產(chǎn)1 000 g 98%硫酸需要吸收3.6×10² kJ能量。若反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）；ΔH=-98.3 kJ·mol^-1的熱量能在生產(chǎn)過(guò)程中得到充分利用（其他反應(yīng)熱不計(jì)），則每生產(chǎn)1 000 g 98%硫酸只需外界提供（或可向外界輸出）__________________kJ能量。

（6）本實(shí)驗(yàn)增加丁裝置的目的是為了探究____________________________。

（7）本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還存在的較明顯缺陷是_______________________________。

Answer 1

解析：沸騰爐內(nèi)反應(yīng)為4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂；

由于SO₂和O₂轉(zhuǎn)化為SO₃的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，所以氣體分子共存；注意工業(yè)吸收SO₃的原理是采用濃硫酸，說(shuō)明SO₃溶于濃硫酸；利用甲裝置控制氣體流速來(lái)控制氣體反應(yīng)物比例的方法是常見的方法，可通過(guò)調(diào)節(jié)氣閥A、B，觀察裝置內(nèi)冒氣泡速率控制氣體流量；反應(yīng)熱和反應(yīng)物質(zhì)的量成正比，98.3 kJ·mol^-1×5 mol-360 kJ=131.5 kJ。

注意對(duì)比“丙、丁”裝置的區(qū)別（試劑不同和導(dǎo)管長(zhǎng)短不同）可知丙為吸收SO₃裝置，丁為對(duì)比裝置；環(huán)保意識(shí)和節(jié)約意識(shí)（控制量）是化學(xué)實(shí)驗(yàn)必須考慮的問(wèn)題，缺少尾氣吸收裝置。

答案：

（1）4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂

（2）SO₂、O₂、SO₃

（3）吸收SO₃氣體（模擬吸收塔）

（4）可以通過(guò)調(diào)節(jié)氣閥，控制氣體流量；觀察甲裝置的冒泡速率估計(jì)

（5）131.5

（6）探究工業(yè)上為何采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫而不用水（吸收產(chǎn)生酸霧）

（7）缺少尾氣吸收裝置