Question

請回答下列化工生產中的一些問題：

（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 的郊區（填標號）。

A．有豐富黃鐵礦資源的城市

B．風光秀麗的旅游城市

C．消耗硫酸甚多的工業城市

D．人口稠密的文化、商業中心城市

（2）CuFeS2 是黃鐵礦的另一成分，煅燒時CuFeS2轉化為CuO、Fe2O3 和SO2，該反應的化學方程式為 。

（3）為提高SO3吸收率，實際生產中通常用 吸收SO3。

（4）已知反應2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH <0，現將0.050 mol SO2和0.030 mol O2充入容積為1 L的密閉容器中，反應在一定條件下達到平衡，測得反應后容器壓強縮小到原來壓強的75%，則該條件下SO2的轉化率為 ；該條件下的平衡常數為 。

（5）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
爐渣中CuSO4的質量數/%	9.3	9.2	9.0

 

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 。

（6）在硫酸工業尾氣中，SO2是主要大氣污染物，必須進行凈化處理，處理方法可用 （填名稱）吸收，然后再用硫酸處理，重新生成SO2和一種生產水泥的輔料，寫出這兩步反應的化學方程式 。

 

Answer 1

（1）C

（2）4CuFeS2＋13O24CuO＋2Fe2O3＋8SO2

（3）98%的濃硫酸

（4）80%　1.6×103

（5）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）

（6）石灰水　SO2＋Ca（OH）2=CaSO3↓＋H2O

CaSO3＋H2SO4=CaSO4＋SO2↑＋H2O

【解析】（1）硫酸具有很強的腐蝕性，運輸成本較高，故硫酸廠廠址應靠近硫酸消費中心；（2）由題意可知，反應物為CuFeS2和O2，產物為CuO、Fe2O3 和SO2，配平即可；（3）SO3與水反應放出大量的熱，易形成酸霧，影響SO3的吸收，故用水吸收的效率很低，而用98%的濃硫酸則可避免酸霧的形成，達到較高的吸收率；（4）設平衡時反應的O2的物質的量為x，可得反應的三段式：

2SO2　　　＋　　　O2　　??　　2SO3

開始時　 0.050 mol 0.030 mol 　0

反應了　 2x mol x mol 2x mol

平衡時 （0.050－2x）mol （0.030－x）mol 2x mol

由題意可知反應后氣體分子物質的量為反應前的75%。則：×100%＝75%，解得x＝0.020，則SO2的轉化率為×100%＝80%；該條件下的平衡常數K＝＝＝1.6×103；

（6）SO2溶于水顯酸性，可用堿性溶液吸收，和硫酸反應后可得到一種生產水泥的輔料，可知所用堿性溶液為Ca（OH）2溶液，反應為SO2＋Ca（OH）2=CaSO3↓＋H2O，CaSO3＋H2SO4=CaSO4＋SO2↑＋H2O。