Question

Ⅰ固硫劑是把煤燃燒時生成的二氧化硫以鹽的形式固定在爐渣中的物質，可減少二氧化硫對大氣的污染．下列物質中可用做固硫劑的有______
A．CaO    B．Na₂CO₃    C．NH₄NO₃    D．P₂O₅
Ⅱ以黃鐵礦為原料，采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡示如下：

請回答下列問題：
（1）在爐氣制造中，生成SO₂的化學方程式為______；
（2）爐氣精制的作用是將含SO₂的爐氣______、______及干燥，如果爐氣不經(jīng)過精制，對SO₂催化氧化的影響是______．
（3）精制爐氣（含SO₂體積分數(shù)為7%、O₂為ll%、N₂為82%）中SO₂平衡轉化率與溫度及壓強關系如下圖所示．在實際生產(chǎn)中，SO₂催化氧化反應的條件選擇常壓、450℃；左右（對應圖中A點），而沒有選擇SO₂轉化率更高的B或C點對應的反應條件，其原因分別是______、______；

（4）在SO₂催化氧化設備中設置熱交換器的目的是______、______，從而充分利用能源．

Answer 1

解：Ⅰ、二氧化硫是一種酸性氧化物，在所給的物質中能與二氧化硫反應的只有選項A、B，故選A、B；
Ⅱ、（1）黃鐵礦的主要成分是FeS₂，在高溫條件下與氧氣反應，故答案為：4FeS₂+11O₂4Fe₂O₃+8SO₂；
（2）在催化氧化時必須進行除塵、洗滌、干燥，以達到除去砷、硒等化合物的效果，這些物質會使催化劑中毒，并且水蒸氣在高溫下與鐵反應，對設備和生產(chǎn)有不良影響，故答案為：
除塵、水洗；砷、硒等化合物會使催化劑中毒，水蒸氣對設備和生產(chǎn)有不良影響；
（3）在反應2SO₂+O₂?2SO₃中，SO₂轉化率較高，工業(yè)上一般不采用更高的壓強，因為壓強越大對設備的投資越大，消耗的動能越大．SO₂的轉化率在1個大氣壓下的轉化率已達到97%左右，在提高壓強，SO₂的轉化率提高的余地很小，本反應為放熱反應，工業(yè)生產(chǎn)中不采取較低的溫度，因為溫度越低，SO₂的轉化率雖然更高，但催化劑的催化作用會受影響，450℃時，催化劑的催化效率最高．故答案為：不選B點，因為壓強越大對設備的投資越大，消耗的動能越大．SO₂的轉化率在1個大氣壓下的轉化率已達到97%左右，在提高壓強，SO₂的轉化率提高的余地很小，所以采用1個大氣壓；不選C點，因為溫度越低，SO₂的轉化率雖然更高，但催化劑的催化作用會受影響，450℃時，催化劑的催化效率最高，故選擇A點，而不選擇C點．
（4）在S0₂催化氧化設備中設置熱交換器，把不同溫度之間的氣體進行熱交換，可預熱反應氣體，冷卻生成氣體，可起到充分利用能源的目的，故答案為：利用反應放出的熱量預熱原料氣體；上層反應氣經(jīng)熱交換器溫度降到400～500℃進入下層使反應更加完全．
分析：二氧化硫是一種酸性氧化物，在一定條件下可與CaO、Na₂CO₃ 等反應生成硫酸鹽，達到固硫的作用；黃鐵礦的主要成分是FeS₂，在高溫條件下與氧氣反應：4FeS₂+11O₂4Fe₂O₃+8SO₂
；在催化氧化時必須進行除塵、洗滌、干燥，以達到除去砷、硒等化合物的效果，這些物質會使催化劑中毒，并且水蒸氣在高溫下與鐵反應，對設備和生產(chǎn)有不良影響；在反應2SO₂+O₂?2SO₃中，SO₂轉化率較高，工業(yè)上一般不采用更高的壓強，因為壓強越大對設備的投資越大，消耗的動能越大．SO₂的轉化率在1個大氣壓下的轉化率已達到97%左右，在提高壓強，SO₂的轉化率提高的余地很小，本反應為放熱反應，工業(yè)生產(chǎn)中不采取較低的溫度，因為溫度越低，SO₂的轉化率雖然更高，但反應較慢，450℃時，催化劑的催化效率最高．
點評：本題考查硫酸的工業(yè)制法，涉及環(huán)境保護、反應原理、工業(yè)流程等問題，本題中注意爐氣的精制、反應條件等問題的考查，是易錯點．