Question

工業上制硫酸的設備分為三大部分，一是沸騰爐、二是接觸室、三是吸收塔；仿照工業上制備硫酸的流程設計出下面的裝置，以探究有關問題。

請回答下列問題：

(1)寫出FeS₂與氧氣反應的化學方程式：_______________。

(2)從乙裝置中出來的氣體有_______________。

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

(4)在裝置乙的反應器內要求氧氣的量要比二氧化硫的量多一倍左右，實驗時你是如何控制與估計的？_______________。

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

(6)本實驗增加丁裝置的目的是為了探究______________________________。

(7)本實驗設計還存在的較明顯缺陷是______________________________。

Answer 1

(1)4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂

(2)SO₂、O₂、SO₃

(3)吸收SO₃氣體(模擬吸收塔)

(4)可以通過調節氣閥，控制氣體流量；觀察甲裝置的冒泡速率估計

(5)131.5

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

(7)缺少尾氣吸收裝置

解析：沸騰爐內反應為4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂；由于SO₂和O₂轉化為SO₃的反應是可逆反應，所以氣體分子共存；注意工業吸收SO₃的原理是采用濃硫酸，說明SO₃溶于濃硫酸；利用甲裝置控制氣體流速來控制氣體反應物比例的方法是常見的方法，可通過調節氣閥A、B，觀察裝置內冒氣泡速率控制氣體流量；反應熱和反應物質的量成正比，98.3 kJ·mol^-1×5 mol-360 kJ=131.5 kJ。

注意對比“丙、丁”裝置的區別(試劑不同和導管長短不同)可知丙為吸收SO₃裝置，丁為對比裝置；環保意識和節約意識(控制量)是化學實驗必須考慮的問題，缺少尾氣吸收裝置。