Question

工業(yè)上由FeS₂制H₂SO₄的轉化關系如下：

填寫下列空白：
（1）吸收塔中發(fā)生反應的化學方程式為

SO₃+H₂O=H₂SO₄

．
（2）接觸室內發(fā)生的反應為：SO₂（g）+

1

2

O₂（g）

催化劑

△

SO₃（g）△H=a kJ?mol^-1 下表為不同溫度（T）下該反應的化學平衡常數（K）：

T/K	673	723	823	923
K	423	37.4	20.5	4.68

①根據上表數據及化學平衡理論，上述反應中a

＜

0（填“＞”或“＜”）．
②K值越大，表明反應達到平衡時

C

（填標號）．
A．SO₂的轉化率一定越高          B．SO₃的產量一定越大
C．正反應進行得越完全            D．化學反應速率越大
（3）考慮綜合經濟效益，當爐渣含鐵量大于45%時，可用于制硫酸亞鐵等．下列利用爐渣里的Fe₂O₃制FeSO₄的方案中，最能體現(xiàn)綠色化學理念的方案是

B

（填標號）
A．Fe₂O₃

CO

高溫

Fe

稀硫酸

FeSO₄
B．Fe₂O₃

稀硫酸

Fe₂（SO₄）₃

鐵屑

FeSO 
C．Fe₂O₃

鐵粉

高溫

Fe

稀硫酸

FeSO₄
D．Fe₂O₃

H2

高溫

Fe

硫酸銅溶液

FeSO₄
（4）為實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排和廢物利用等目的，某硫酸廠用碳酸鈣作吸收劑與水配成漿液，洗滌尾氣（SO₂的體積分數為0.200%）并吸收SO₂，得到石膏（CaSO₄?2H₂O）．求：22.4m³（標準狀況下）的尾氣可制得石膏多少千克？（設二氧化硫的利用率為80.0%）

Answer 1

分析：（1）依據工業(yè)制備硫酸的流程和原理分析書寫；
（2）化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡，這時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值是個常數，用K表示，這個常數叫化學平衡常數；化學平衡常數表示反應進行的程度．化學平衡常數只與溫度有關，吸熱反應平衡常數隨溫度升高而增大，放熱反應則相反；依據圖表數據分析，溫度越高，平衡常數越小，平衡逆向進行；平衡移動原理分析判斷溫度升高向吸熱反應方向進行；
（3）綠色化學是指設計沒有或者只有盡可能小的環(huán)境負作用并且在技術上和經濟上可行的化學品和化學過程．它是實現(xiàn)污染預防的基本的和重要的科學手段；
（4）依據硫元素守恒結合化學式計算得到；

解答：解：（1）1molSO₃氣體吸收塔中被濃硫酸完全吸收生成液態(tài)硫酸，反應的化學方程式為：SO₃+H₂O=H₂SO₄； 故答案為：SO₃+H₂O=H₂SO₄；
（2）①化學平衡常數的大小可以表示反應進行的程度．化學平衡常數只與溫度有關，吸熱反應平衡常數隨溫度升高而增大，放熱反應則相反．根據表中數據可知：隨溫度升高平衡常數減小，說明正反應為放熱反應，放熱反應△H＜0，
故SO₂（g）+

1

2

O₂（g）

催化劑 .

△

SO₃（g）△H=a kJ?mol^-1 反應中a＜0，為負值．
故答案為：＜；
②A．化學平衡常數的大小可以表示反應進行的程度．K值越大，表明反應進行的程度越大，而反應進行的程度越大，并不意味SO₂的轉化率一定越高，故A不正確；　　　　
B．K值越大，表明反應進行的程度越大，而反應進行的程度越大，并不意味SO₃的產量一定越大，產量還取決與反應物的投料量等因素．故B不正確；
C．化學平衡常數的大小可以表示反應進行的程度．K值越大，表明反應進行的程度越大，正反應進行得越完全．故C正確；
D．化學平衡常數的大小可以表示反應進行的程度．不表示反應的快慢，與化學反應速率無關．故D不正確；
故答案為：C；
（3）A．Fe₂O₃ 與CO反應需要高溫，消耗大量能量，故A不正確；
B．Fe₂O₃ +3H₂SO₄ ═Fe₂（SO₄）₃ +3H₂O，F(xiàn)e₂（SO₄）₃ +Fe═3FeSO₄，反應中無污染物產生，最能體現(xiàn)綠色化學理念的方案．故B正確；
C．Fe₂O₃ 與鐵在高溫下不能反應，故C不正確；
D．Fe₂O₃ 與H₂反應需要高溫消耗大量能量，硫酸銅是重金屬鹽引起污染，故D錯誤；
故答案為：B；
（4）依據尾氣中二氧化硫中的硫元素守恒計算得到：
根據SO₂～CaSO₄?2H₂O

22.4×10-3L×0.200%×80.0%

22.4L?mol-1

×172g/mol=275g=0.275kg；
故答案為：

22.4×10-3L×0.200%×80.0%

22.4L?mol-1

×172g/mol=275g=0.275kg；

點評：本題考查了工業(yè)制硫酸原理的理解，同時涉及到化學平衡常數K、化學平衡常數的影響條件、熱化學方程式、綠色化學理念、反應速率的影響條件比較、等廣泛內容，需要對知識的全面掌握，難度中等．