Question

工業上生產硫酸的流程圖如下：請回答下列問題：

（1）早期生產硫酸以黃鐵礦為原料，但現在工廠生產硫酸以硫黃為原料，理由是          。

（2）在氣體進入催化反應室前需凈化的原因是                         。

（3）在催化反應室中通常使用常壓，在此條件下SO₂的轉化率為90%。但是部分發達國家采取高壓條件下制取SO₃，采取加壓措施的目的除了加快反應速率外，還可以                               ，從而提高生產效率。

（4）工業生產中常用氨－酸法進行尾氣脫硫，以達到消除污染，廢物利用的目的。用化學方程式表示其反應原理：                                                       。

（5）除硫酸工業外，還有許多工業生產。下列相關的工業生產流程中正確的是         。

A．海水提溴：海水濃縮溴蒸氣液溴

B．海水提鎂：海灘貝殼石灰水MgO鎂

C．工業制硝酸：空氣NO₂硝酸→尾氣處理

D．工業合成氨：天然氣氫氣NH₃、H₂、N₂氨

 

Answer 1

【答案】

（15分）（1）以黃鐵礦為原料的生產中產生的廢棄物太多，處理成本高（2分）

（2）防止催化劑中毒（2分）    （3）使平衡向正方向移動，有利于提高SO₂的轉化率（2分）

（4）SO₂+NH₃+H₂O＝NH₄HSO₃（2分）     2NH₄HSO₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄+2H₂O+2SO₂↑（3分）

或SO₂+2NH₃+H₂O＝(NH₄)₂SO₃（2分）   (NH₄)₂SO₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄+H₂O+SO₂↑（3分）

（5）A  D（各2分）

【解析】

試題分析：（1）黃鐵礦中雜質太多，因此以黃鐵礦為原料的生產中產生的廢棄物太多，處理成本高。而硫燃燒的產物只有SO₂，易于處理，因此現在工廠生產硫酸以硫黃為原料。

（2）由于生成的氣體中含有很多雜質，容易造成催化劑中毒，所以在氣體進入催化反應室前需凈化的原因是防止催化劑中毒。

（3）根據方程式2SO₂＋O₂2SO₃可知，該反應是體積減小的可逆反應，因此增大壓強可以使平衡向正方向移動，有利于提高SO₂的轉化率。

（4）氨氣是堿性氣體，SO₂是酸性氣體，因此氨氣可以吸收SO₂生成亞硫酸氫銨或亞硫酸銨。生成的亞硫酸氫銨或亞硫酸銨再與稀硫酸反應又轉化為SO₂，從而達到目的。有關反應的方程式為SO₂+NH₃+H₂O＝NH₄HSO₃、2NH₄HSO₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄+2H₂O+2SO₂↑或SO₂+2NH₃+H₂O＝(NH₄)₂SO₃、(NH₄)₂SO₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄+H₂O+SO₂↑。

（5）A、氯氣具有氧化性，可以氧化溴離子生成單質溴，然后再利用SO₂吸收溴蒸汽以達到富集的目的。最后再利用氯氣的氧化性將溴離子還原生成單質溴，因此選項A可以實現海水提溴，A正確；B、工業上是通過電解熔融的氯化鎂來冶煉金屬鎂，因此氧化物的熔點太高，需要消耗大量能源，B不正確；C、空氣中的氮氣在放電的條件下與氧氣化合只能生成NO，得不到NO₂，C不正確；D、天氣熱的主要成分是甲烷，在一定條件下可以準備氫氣，氫氣與氮氣可以合成氨氣，因此選項D可以實現工業合成氨，D正確，答案選AD。

考點：考查工業制備硫酸的有關判斷