Question

【題目】工業(yè)制硫酸的反應(yīng)原理主要有下列三個(gè)反應(yīng)：

①FeS2(s)+O2(g)Fe2O3(s)+SO2(g)；ΔH1

②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)； ΔH2

③SO3+H2O=H2SO4

Ⅰ.(1)反應(yīng)①配平后各物質(zhì)系數(shù)分別為_____、______、_______、______。若每生成1molSO2時(shí)反應(yīng)放熱426.5kJ，則ΔH1=_______________。

(2)工業(yè)生產(chǎn)中將FeS2礦石粉碎后投入反應(yīng)器中反應(yīng)，這樣做的目的是___________。

Ⅱ.下表是不同溫度和壓強(qiáng)下反應(yīng)②中SO2的轉(zhuǎn)化率

	0.1Mp	0.5Mp	1Mp	10Mp
400℃	99.2	99.6	99.7	99.9
500℃	93.5	96.9	97.8	99.3
600℃	73.7	85.8	89.5	96.4

(3)反應(yīng)②是氣體體積縮小的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)有利于提高原料轉(zhuǎn)化率，但工業(yè)生產(chǎn)中該反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，采用常壓生產(chǎn)條件的理由是_______________________。

(4)若原料氣組成：SO2 7%，O211%，N2 82%，在溫度和壓強(qiáng)不變的條件下，混合氣體體積變?yōu)樵瓉淼?/span>97.2%，則SO2的轉(zhuǎn)化率為_________。

Ⅲ.尾氣中的二氧化硫?qū)Νh(huán)境造成污染，需要處理后才能排放。常用亞硫酸鈉吸收法。

(5)Na2SO3溶液吸收SO2的離子方程式為________________________ ；

(6)常溫下，當(dāng)吸收至pH=6時(shí)，吸收液中相關(guān)離子濃度關(guān)系一定正確的是____(填序號(hào))

A.c(Na+)+c(H+)>c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)

B.c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+C(H2SO3)

C.c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(H+)

D.水電離出c(OH-)=l×l0-8 mol·L-1

Answer 1

【答案】4 11 2 8 3412 kJ/mol 增大反應(yīng)接觸面積，提高反應(yīng)速率，原料反應(yīng)更充分 常壓下已有較高的轉(zhuǎn)化率，采用常壓生產(chǎn)可減少能源消耗 80% SO32-+SO2+H2O=2HSO3- AD

【解析】

(1)根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒、原子守恒配平，物質(zhì)反應(yīng)放出的熱量與反應(yīng)的物質(zhì)多少成正比，據(jù)此計(jì)算；

(2)根據(jù)固體物質(zhì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析判斷；

(3)從增大壓強(qiáng)需要的動(dòng)力能耗分析判斷；

(4)根據(jù)反應(yīng)前后氣體體積差計(jì)算反應(yīng)的SO2的物質(zhì)的量，然后根據(jù)轉(zhuǎn)化率計(jì)算；

(5)Na2SO3與SO2、H2O反應(yīng)產(chǎn)生NaHSO3，據(jù)此書寫反應(yīng)的離子方程式；

(6)A.根據(jù)電荷守恒判斷；

B.根據(jù)物料守恒判斷；

C.NaHSO3溶液中HSO3-的電離程度大于其水解程度；

D.水電離出氫離子濃度等于溶液中氫氧根離子濃度，根據(jù)溶液的pH計(jì)算水電離出氫離子濃度。

(1)在這個(gè)反應(yīng)中，Fe元素化合價(jià)由反應(yīng)前FeS2中的+2價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后Fe2O3中的+3價(jià)，化合價(jià)升高1價(jià)，S元素化合價(jià)由反應(yīng)前FeS2中的-1價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后SO2中的+4價(jià)，化合價(jià)升高5×2=10價(jià)，FeS2共升高11價(jià)，O元素的化合價(jià)由反應(yīng)前O2中的0價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后Fe2O3、SO2中的-1價(jià)，化合價(jià)降低2×2=4價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)是44，所以FeS2的系數(shù)是4，Fe2O3的系數(shù)是2，SO2的系數(shù)是8，O2的系數(shù)是11，故該反應(yīng)配平后的化學(xué)方程式為4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)；若每生成1molSO2時(shí)反應(yīng)放熱426.5kJ，則在該反應(yīng)在產(chǎn)生8molSO2，放出熱量是8×426.5kJ=3412kJ，故ΔH1=3412kJ/mol；

(2)工業(yè)生產(chǎn)中將FeS2礦石粉碎后投入反應(yīng)器中反應(yīng)，這樣做目的是增大反應(yīng)接觸面積，提高反應(yīng)速率，原料反應(yīng)更充分；

(3)反應(yīng)②是氣體體積縮小的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)有利于提高原料轉(zhuǎn)化率，但工業(yè)生產(chǎn)中該反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，采用常壓生產(chǎn)條件的理由是常壓下已有較高的轉(zhuǎn)化率，采用常壓生產(chǎn)可減少能源消耗，降低投資成本；

(4)反應(yīng)方程式為：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)：根據(jù)方程式可知：每有2體積SO2反應(yīng)，會(huì)消耗1體積的O2，反應(yīng)產(chǎn)生2體積的SO3，反應(yīng)后氣體體積減小1體積，假設(shè)原 氣體體積是100L，則SO2 7L，O211L，N2 82L，由于反應(yīng)后氣體體積是原來的97.2%，反應(yīng)后氣體體積為97.2L，氣體體積減小了2.8L，說明SO2反應(yīng)了5.6L，因此SO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為(5.6L÷7L)×100%=80%；

(5)Na2SO3與SO2、H2O反應(yīng)產(chǎn)生NaHSO3，反應(yīng)的離子方程式為：SO32-+SO2+H2O=2HSO3-；

(6)A.根據(jù)電荷守恒：c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，所以c(Na+)+c(H+)>c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，A正確；

B.溶液pH等于6，不能確定溶液的成分是NaHSO3還是NaHSO3與少量Na2SO3的混合溶液，因此不能確定溶液中c(Na+)與含有S元素的微粒的濃度關(guān)系，B錯(cuò)誤；

C.常溫下，當(dāng)吸收至pH=6時(shí)，說明溶液中c(H+)>c(OH-)，C錯(cuò)誤；

D.由于反應(yīng)后溶液的pH=6，則c(H+)=10-6mol/L，根據(jù)水的離子積常數(shù)可知c(OH-)= l×10-14mol2/L2÷l×10-6mol/L= l×10-8mol/L；水電離出氫離子濃度等于溶液中氫氧根離子濃度，所以溶液中水電離出氫離子濃度c(H+)= c(OH-)= l×10-8mol/L，D正確；

故合理選項(xiàng)是AD。