一、根據(jù)下列框圖關(guān)系填空，已知反應(yīng)①、③是我國工業(yè)生產(chǎn)中的重要反應(yīng)，X常溫下為無色無味透明液體；C焰色反

根據(jù)下列框圖關(guān)系填空，已知反應(yīng)①、③是我國工業(yè)生產(chǎn)中的重要反應(yīng)，X常溫下為無色無味透明液體推斷為水；C焰色反應(yīng)火焰呈黃色說明含鈉元素，J為紅褐色沉淀為氫氧化鐵；F為Fe2O3；D、E常溫下為氣體，且E能使品紅溶液褪色說明E為SO2；G為SO3；H為H2SO4；I為硫酸鐵；思路 1，3兩個(gè)反應(yīng)均有D，且1是高溫條件下反應(yīng)的，可以設(shè)想D為氧氣（氧化反應(yīng)），所以B為過氧化鈉，C為氫氧化鈉，D為氧氣；A和D在高溫下反應(yīng)生成二氧化硫和含三價(jià)鐵的化合物，工業(yè)上常用的有兩種生產(chǎn)中的重要反應(yīng)（硝酸的工業(yè)生產(chǎn)和硫酸的工業(yè)生產(chǎn)，硫酸的工業(yè)生產(chǎn)原料多為單質(zhì)硫和黃鐵礦，符合條件的是黃鐵礦；所以A為FeS2；依據(jù)判斷出的物質(zhì)進(jìn)行分析判斷；

A為FeS2；，B為Na2O2；C為NaOH；x為H2O；，D為氧氣，E為SO2；F為氧化鐵，G為SO3；H為硫酸，I為硫酸鐵；J為氫氧化鐵；

（1）依據(jù)分析判斷結(jié)果，G為：SO3??故答案為：SO3

（2）固體A中所包含的化學(xué)鍵與固體B類似，是過硫化亞鐵，電子式為：

，

故答案為：

；

（3）反應(yīng)②是過氧化鈉與水反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑，

故答案為：2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑

（4）反應(yīng)④是三氧化二鐵和硫酸反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，

故答案為：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

（5）已知每生成16g E為SO2，物質(zhì)的量為0.25mol，放出106.5kJ熱量，依據(jù)化學(xué)方程式4FeS2（s）+11O2（g）=2Fe2O3（s）+8SO2（g）；生成8molSO2，放熱為：

8×106.5

0.25 =3408KJ，反應(yīng)①是二硫化亞鐵和氧氣反應(yīng)生成三氧化二鐵和二氧化硫，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：4FeS2（s）+11O2（g）=2Fe2O3（s）+8SO2（g）；△H=-3408?kJ/mol；

故答案為：4FeS2（s）+11O2（g）=2Fe2O3（s）+8SO2（g）；△H=-3408 kJ/mol．

二、三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以使三氧化硫吸收完全，這句話對還是錯(cuò)？

這句話是對的，三氧化硫能被完全吸收。

用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫的原因如下：

1、假如有水來吸收三氧化硫，由于三氧化硫和水反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度很高，這水已經(jīng)變?yōu)闅怏w，那么水和三氧化硫?qū)嶋H上在氣體狀態(tài)下反應(yīng)得到硫酸，此時(shí)硫酸以酸霧的形成停留在吸收塔中，很難沉降下來，造成水吸收三氧化硫的速度大大降低了！

2、用低于98.3%的濃硫酸來吸收三氧化硫同樣存在以上問題，最后實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，工業(yè)上一般就是98.3%的濃硫酸來吸收三氧化硫。此時(shí)硫酸是液態(tài)的形成存在（硫酸是高沸點(diǎn)酸），增大來吸收速率）

3、當(dāng)硫酸的濃度增大以后，譬如達(dá)到了100%的硫酸，此時(shí)照樣可以吸收三氧化硫，此時(shí)得到的硫酸又叫發(fā)煙硫酸，意思就是三氧化硫作為溶質(zhì)溶解在硫酸中得到來三氧化硫的硫酸溶液！使用時(shí)候，加適量的水，可以得到各種濃度的硫酸，以便用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)！

三、什么是法制硫酸

接觸法制硫酸

硫酸是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品。它是許多化學(xué)工業(yè)的原料，大量的用于制造化肥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、炸藥、化學(xué)纖維等。它還廣泛應(yīng)用于石油煉制、冶金、機(jī)械制造、紡織印染等國民經(jīng)濟(jì)部門。因此，有人認(rèn)為硫酸的消費(fèi)量可視為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)達(dá)水平的一種標(biāo)志，可見硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。 解放前，我國的硫酸工業(yè)十分落后，1949年產(chǎn)量只有四萬噸。新中國成立后，硫酸工業(yè)得到快速發(fā)展，目前年產(chǎn)量已達(dá)一千多萬噸，位居世界前列。

接觸法制硫酸可以用硫黃、黃鐵礦、石膏、有色金屬冶煉廠的煙氣（含有一定量的SO2）等作原料。世界上主要用硫黃作原料制硫酸，是因?yàn)橛昧螯S作原料成本低，對環(huán)境的污染少。我國由于硫黃礦產(chǎn)資源較少，主要用黃鐵礦作原料，部分工廠用有色金屬冶煉廠的煙氣、礦產(chǎn)硫黃或從石油、天然氣脫硫獲得的硫黃作原料。

工業(yè)制造硫酸的生產(chǎn)過程主要分三個(gè)階段。

一、造氣

將硫黃或經(jīng)過粉碎的黃鐵礦，分別放在專門設(shè)計(jì)的燃燒爐中，利用空氣中的氧氣使其燃燒，就可以得到SO2。

ΔH＝－297 kJ／mol

ΔH＝－853kJ／mol

燃燒黃鐵礦是在沸騰爐中進(jìn)行的。當(dāng)黃鐵礦礦粒燃燒的時(shí)候，從爐底通入強(qiáng)大的空氣流，在爐內(nèi)一定空間里把礦粒吹得劇烈翻騰，好像“沸騰著的液體”。因此，人們把這種燃燒爐叫做沸騰爐（如上圖）。由于礦粒在沸騰爐中燃燒得比較完全，從而可提高原料的利用率。

從燃燒爐中出來的氣體叫做爐氣。用燃燒黃鐵礦制得的爐氣含有SO2、O2、N2、水蒸氣以及一些雜質(zhì)，如砷、硒等的化合物和礦塵等。雜質(zhì)和礦塵都會使催化劑中毒，水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)也有不良影響。因此，在進(jìn)行下一步氧化反應(yīng)以前，必須對爐氣進(jìn)行凈化和干燥處理。用燃燒硫黃制得的爐氣除含有SO2、O2和N2外，雜質(zhì)較少，不需要經(jīng)過凈化和干燥處理。

二、接觸氧化

經(jīng)過凈化、干燥的爐氣（其成分體積分?jǐn)?shù)分別約為：SO27％，O211％，N282％）進(jìn)入接觸室（見“接觸法制硫酸流程圖”），發(fā)生氧化反應(yīng)，生成SO3。

SO2跟O2是在催化劑（如V2O5等）表面上接觸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的，所以，這種生產(chǎn)硫酸的方法叫做接觸法。

SO2接觸氧化反應(yīng)在什么條件下進(jìn)行最為有利呢？

1．溫度

SO2接觸氧化是一個(gè)放熱的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷可知，此反應(yīng)在溫度較低的條件下進(jìn)行最為有利。表1列出的一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也證明了這一點(diǎn)。

表1 不同溫度下SO2的平衡轉(zhuǎn)化率

但是，溫度較低時(shí)催化劑活性不高，反應(yīng)速率低，從綜合經(jīng)濟(jì)效益來考慮，對生產(chǎn)不利。在實(shí)際生產(chǎn)中，選定400℃～500℃作為操作溫度，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率和SO2的平衡轉(zhuǎn)化率（93.5％～99.2％）都比較理想。

2．壓強(qiáng)

SO2的接觸氧化也是一個(gè)總體積縮小的氣體反應(yīng)。表2列出了壓強(qiáng)對SO2平衡轉(zhuǎn)化率影響的一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

討論1 根據(jù)化學(xué)平衡理論和表2的數(shù)據(jù)，考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益，你認(rèn)為SO2的接觸氧化反應(yīng)在什么壓強(qiáng)下進(jìn)行最為有利？

表2的數(shù)據(jù)說明，增大氣體壓強(qiáng)，能相應(yīng)提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率，但提高得并不多?？紤]到加壓必須增加設(shè)備，增大投資和能量消耗，而且常壓下400℃～500℃時(shí)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，所以硫酸工廠通常采用常壓進(jìn)行操作，并不加壓。

由于SO2的氧化反應(yīng)需在400℃～500℃條件下進(jìn)行，因此，反應(yīng)前必須把爐氣預(yù)熱到這個(gè)溫度；又由于此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)環(huán)境的溫度會不斷升高，這不利于SO3的生成。所以在接觸室的兩層催化劑之間裝上一個(gè)熱交換器，用來把反應(yīng)生成的熱，傳遞給進(jìn)入接觸室需要預(yù)熱的爐氣，還可以冷卻反應(yīng)后生成的氣體。

三、三氧化硫的吸收

從接觸室出來的氣體，主要是SO3、N2以及剩余的未起反應(yīng)的O2和SO2。SO3與H2O化合就生成了H2SO4。

SO3（g）＋H2O（l）====H2SO4（l）

ΔH＝－130.3 kJ／mol

H2SO4雖然是由SO3跟H2O化合制得的，但工業(yè)上并不直接用H2O或稀硫酸來吸收SO3。因?yàn)槟菢尤菀仔纬伤犰F，不利于對SO3的吸收。為了盡可能提高吸收效率，工業(yè)上用H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3％的硫酸作吸收。

吸收過程在吸收塔里進(jìn)行。為了增大SO3跟98.3％的硫酸的接觸面積，強(qiáng)化吸收過程，在吸收塔里裝填了大量瓷環(huán)。吸收操作采取逆流的形式，SO3從吸收塔的下部通入，98.3％的硫酸從吸收塔頂噴下，供稀釋用的硫酸從吸收塔底放出。98.3％的硫酸吸收SO3后濃度增大，可用H2O或稀硫酸稀釋，制得各種濃度的。

從吸收塔上部導(dǎo)出的是N2、沒有起反應(yīng)的O2和少量SO2，如果把它們當(dāng)作尾氣直接排入大氣，既會造成原料浪費(fèi)，又會造成環(huán)境污染。因此，應(yīng)將上述氣體再次通入接觸室，進(jìn)行第二次氧化，然后再進(jìn)行一次吸收。這樣經(jīng)過兩次氧化和吸收的氣體，剩余SO2的含量已經(jīng)很少了。最后再將這種尾氣加以凈化回收處理，既可消除SO2對大氣的污染，又可充分利用原料。

資料

熱交換器是化學(xué)工業(yè)里廣泛應(yīng)用的熱交換設(shè)備，它有多種形式。在多數(shù)熱交換器內(nèi)部，裝有許多平行的管道或蛇管，以擴(kuò)大傳熱面，提高熱交換效果。一種流體在管道內(nèi)流動。兩種流體通過管壁進(jìn)行熱交換，熱的流體得到冷卻，冷的流體得到加熱。