Question

（2012?許昌三模）[化學--選修2：化學與技術]硫酸工業生產應考慮綜合經濟效益問題．
（1）若從下列四個城市中選擇一處新建一座硫酸廠，你認為廠址宜選在

C

的郊區．
A．風光秀麗的旅游城市             
B．消耗硫酸甚多的工業城市
C．人口稠密的文化、商業中心城市
（2）寫出沸騰爐內煅燒黃鐵礦的化學方程式：

4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂

；
寫出接觸室中的化學方程式：

2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃

．
（3）CuFeS₂是黃銅礦的主要成分，煅燒時CuFeS₂轉化為CuO、Fe₂O₃和SO₂，該反應的化學方程式為

4CuFeS₂+13O₂

高溫  .

4CuO+2Fe₂O₃+8SO₂

．
（4）在硫酸工業制法中，下列生產操作與說明生產操作的主要原因二者都是正確的是

D

．
A．黃鐵礦煅燒前需要粉碎，因為大塊的黃鐵礦不能在空氣中反應
B．從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中二氧化硫會與雜質反應
C．二氧化硫氧化為三氧化硫時需使用催化劑，這樣可以提高二氧化硫的轉化率
D．三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以提高三氧化硫的吸收效率
（5）下表是壓強對SO₂平衡轉化率的影響：

壓強Mpa 轉化率% 溫度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9

對于SO₂轉化為SO₃的反應，增大壓強可使轉化率

增大

，但在實際工業生產中常采用常壓條件，理由是

常壓下SO₂的轉化率已很大

．
（6）由硫酸廠沸騰爐排出的礦渣中含有Fe₂O₃、CuO、CuSO₄（由CuO與SO₃在沸騰爐中化合而成），其中硫酸銅的質量分數隨沸騰爐溫度不同而變化見下表：

沸騰爐溫度	600	620	640	660
爐渣中CuSO4質量分數/%	9.3	9.2	9.0	8.4

已知CuSO₄在低于660℃時不會分解，請簡要分析上表中CuSO₄的質量分數隨溫度升高而降低的原因：

SO₂轉化為SO₃是正反應放熱的可逆反應隨溫度升高，平衡左移，SO₃物質的量減少，所以CuSO₄的量減少（或溫度升高，SO₃物質的量減少，故CuSO₄的量減少）

．

Answer 1

分析：（1）硫酸廠廠址的選擇從綜合經濟效益考慮，主要是硫酸為危險品，硫酸的運輸成本要高于原料黃鐵礦的運輸成本；
（2）沸騰爐內煅燒黃鐵礦生成氧化鐵和二氧化硫，接觸室內是二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，配平書寫化學方程式；
（3）根據已知信息，確定出反應物和生成物，然后配平化學方程式；
（4）在硫酸工業制法中，黃鐵礦燃燒前需要粉碎，是為了增大與空氣的接觸面，加快反應速率；
從沸騰爐出來的爐氣中含有SO₂、O₂、N₂、水蒸氣、灰塵、砷硒化合物等，由于砷硒化合物能導致催化劑失去催化活性，因此需凈化；
二氧化硫氧化為三氧化硫時需使用催化劑，目的是加快反應速率，提高產量；
三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以提高三氧化硫的吸收效率；
（5）依據平衡移動原理可知增大壓強增大二氧化硫的轉化率，圖表中數據分析，常壓下二氧化硫的轉化率已很大，加壓轉化率增大不大；
（6）由表中數據分析出溫度和CuSO₄的質量分數之間的關系，而CuSO₄的質量取決于SO₃ 的質量，再由反應2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑 .

△

2SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1分析SO₃ 的質量和溫度之間的關系．

解答：解：（1）A．風光秀麗的旅游城市的郊區，不靠近原料基地，也不靠近消耗硫酸的工業城市，導致原料運輸與產品運輸成本高，同時還會對旅游城市造成污染，故A錯誤；
B．由于硫酸產品的運輸成本要高于原料黃鐵礦的運輸成本，所以廠址應選擇在消耗硫酸甚多的工業城市郊區，故B正確；
C．人口稠密的文化、商業中心城市的郊區，遠離原料基地和消耗硫酸的工業城市，同時為了防止污染環境，不宜考慮作為硫酸廠廠址，故C錯誤；
故答案為：B；
（2）沸騰爐內煅燒黃鐵礦生成氧化鐵和二氧化硫，反應的化學方程式為：4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂，接觸室內是二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，化學方程式為：2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃，
故答案為：4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂；2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃；
（3）根據題意可知，高溫煅燒時CuFeS₂時，反應物為CuFeS₂和O₂，生成物為CuO、Fe₂O₃ 和SO₂，再根據化合價升降法配平氧化還原反應方程式，
故答案為：4CuFeS₂+13O₂

高溫  .

4CuO+2Fe₂O₃+8SO₂；
（4）A．在硫酸工業制法中，黃鐵礦燃燒前需要粉碎，是為了增大與空氣的接觸面，加快反應速率，不是因為大塊的黃鐵礦不能在空氣中燃燒．故A不正確；
B．從沸騰爐出來的爐氣中含有SO₂、O₂、N₂、水蒸氣、灰塵、砷硒化合物等，由于砷硒化合物能導致催化劑失去催化活性，因此需凈化，不是因為爐氣中二氧化硫會與雜質反應，故B不正確；
C．二氧化硫氧化為三氧化硫時需使用催化劑，目的是加快反應速率，提高產量．并不能提高二氧化硫的轉化率，故C不正確；
D．在吸收塔中三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以提高三氧化硫的吸收效率．故D正確；
故答案為：D；
（5）依據平衡移動原理可知，反應2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃增大壓強，二氧化硫的轉化率增大，圖表中數據分析，常壓下二氧化硫的轉化率已很大，加壓轉化率增大不大，所以常壓下反應，
故答案為：增大；常壓下SO₂的轉化率已很大；
（6）硫酸廠沸騰爐排出的礦渣中含有Fe₂O₃、CuO、CuSO₄（由CuO與SO₃ 在沸騰爐中化合而成），根據題意由表中數據可知，硫酸銅的質量分數隨沸騰爐溫度升高而降低，是因為反應CuO+SO₃

△   .

CuSO₄中SO₃的質量減少導致的，根據2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑 .

△

2SO₃（g）△H=-98.3kJ?mol^-1反應制備SO₃，該反應為可逆反應，正方向為放熱，隨著溫度升高，平衡逆向移動，導致SO₃的量減少，由CuO與SO₃ 在沸騰爐中化合而成CuSO₄的量也減少，
故答案為：SO₂轉化為SO₃是正反應放熱的可逆反應，隨溫度升高，平衡左移，SO₃物質的量減少，所以CuSO₄的量減少（或溫度升高，SO₃物質的量減少，故CuSO₄的量減少）．

點評：本題考查硫酸廠址的選擇、含硫礦石的煅燒等相關內容，特別是第（6）問需要一定的邏輯思維能力，難度中等．