接触法制硫酸工艺三个步骤中的热化学方程式如下：①4FeS2(s)＋11O2(g)＝2Fe2...

接触法制硫酸工艺三个步骤中的热化学方程式如下：

①4FeS2(s)＋11O2(g)＝2Fe2O3(s)＋8SO2(g) △H1＝―3412 kJ·mol－1

②2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g) △H2＝―196.6 kJ·mol－1

③SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l) △H3＝―130.3 kJ·mol－1

A．反应①为吸热反应

B．反应②使用催化剂V2O5，△H2减小

C．反应③在接触室中进行

D．以FeS2为原料，理论上生产2mol H2SO4(l)所释放出的热量为1310.2 kJ

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接触法制硫酸的三个阶段：煅烧、氧化、吸收。煅烧黄铁矿的化学方程式为：

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2。

完成下列填空：

（1）煅烧黄铁矿在________（填设备名称）中进行，此反应中被氧化的元素是___________。

（2）SO2的催化氧化：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为K= ______；反应达到平衡，及时分离出SO3，则平衡向_________方向移动（选填“正反应”“逆反应”）。其他条件不变，降低温度平衡向正反应方向移动，则正反应为__________反应（选填“吸热”“放热”）。

（3）下图为二氧化硫与氧气反应的速率（ν）与时间（t）的关系，判断在t1时刻曲线发生变化的原因是______（选填编号）。

a. 增大O2的浓度

b. 扩大容器体积

c. 加入催化剂

d. 升高温度

改变条件后，平衡混合物中SO3的百分含量_______（选填“增大”“减小”“不变”）。

（4）SO3的吸收：SO3 + H2O → H2SO4 。假定制备硫酸的整个过程中S元素共损失10%，则含1000 kg FeS2的黄铁矿可以制得98%的浓硫酸_____________kg。

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（14分）  硫酸是工业生产中一种重要的化工产品，我国工业生产硫酸的主要方法是接触法，主要原料为黄铁矿，请回答下列问题：

（1）已知煅烧黄铁矿的化学方程式为    4FeS₂ + 11O₂ 2Fe₂O₃ + 8SO₂

该反应中氧化剂和氧化产物之比为 ________；标准状态下得到4.48升SO₂ 时，一共转移了 ________mol e^－ 。（每空3分）

（2）已知温度、压强对SO₂平衡转化率的影响如下表所示：根据上表回答，SO₂转化到SO₃的

最佳反应条件是________。（每空2分）

A．400－500℃   0.1 MPa      B．400℃        10 MPa

C．500℃        10 MPa       D．400－500℃    1 MPa

（3）在一定条件下，1mol SO₂完全转化成SO₃气体时放出热量为Q₁ KJ，写出该反应的热化学方程式：________。若在该条件下将2 mol SO₂ 放入一定容积的密闭容器中，一段时间后测得反应放出热量为Q₂ KJ，则此时SO₂的转化率为________ （用含Q₁、Q₂代数式表示）。（每空2分）

（4）市售浓硫酸的密度是1.84 g / cm³、质量分数为98 % ，若用H₂SO₄· XH₂O来表示这种浓硫酸，则X为________ 。（每空2分）

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V2O5是接触法制硫酸的重要催化剂，工业上生产V2O5的工艺流程如下：请回答下列问题：

（1）步骤①所得废渣的成分是　　　　　　　　　　 (写化学式)，它与NaOH溶液反应的离子反应方程式为　　　　　　　　　　　 。

（2）步骤②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂)：

R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层)2RAn(有机层)+nH2SO4(水层)，

①实验室中步骤②、③使用的主要仪器是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

②中萃取时必须加入适量碱，其原因是　　 　　　　　　　　　　　　 。

（3）步骤③中X试剂为　 　　　　　　 　 ，步骤④的目的是　　　　　　　　　 ，步骤⑤的离子方程式为　　　　　　　　　　　 。

（4）该工艺流程中，可以循环利用的物质有 　　　　 　　 和　　 　　　　　 。

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（15分）催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产需采用催化工艺。

（1）接触法制硫酸中采用V2O5作催化剂：

4FeS2（s）＋11O2（g）=2Fe2O3（s） ＋8SO2（g）　　　　 △H＝―3412 kJ·mol－1

2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）　　　　 △H＝―196.6 kJ·mol－1

SO3（g）＋H2O（l）=H2SO4（l）　　　　　　 △H＝―130.3 kJ·mol－1

以FeS2为原料，理论上生产2mol H2SO4（l）所释放出的热量为　　 　 　　 kJ。

（2）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。

第一步：2CH3OH（g）HCOOCH3（g）＋2H2（g）　　 △H>0

第二步：HCOOCH3（g）CH3OH（g）＋CO（g）　　　 △H>0

①第一步反应的机理可以用图1所示。图中中间产物X的结构简式为　　　　　　　 。

（1）“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率，②　　　　　　　　 。

（2）“还原”是将Fe3＋转化为Fe2＋，同时FeS2被氧化为SO42－，该反应的离子方程式为　　　　　　　　 。

（3）为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe3＋的量以控制加入FeS2的量。实验步骤为：

准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入HCl、稍过量SnCl2，再加HgCl2除去过量的SnCl2，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定，有关反应方程式如下：

2Fe3＋＋Sn2＋＋6Cl－＝2Fe2＋＋SnCl62－，

Sn2＋＋4Cl－＋2HgCl2＝SnCl62－＋Hg2Cl2↓，

6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋＝6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O。

①若SnCl2不足量，则测定的Fe3＋量　　　　　　　　 （填“偏高”、“偏低”、“不变”，下同）。

②若不加HgCl2，则测定的Fe3＋量　　　　　　　　　　 。

（4）①可选用　　　　　　　　　 （填试剂）检验滤液中含有Fe3+。产生Fe3+的原因是　　　　　　 （用离子反应方程式表示）。

②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

实验可选用的试剂有：稀HNO3、Ba（NO3）2溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液，要求制备过程中不产生有毒气体。请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：

a．氧化：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

b．沉淀：　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 ；

c．分离，洗涤；　　　　　　　　

d．烘干，研磨。

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V2O5是接触法制硫酸的重要催化剂，工业上生产V2O5的工艺流程如下：

（1）步骤①所得废渣与NaOH溶液反应的离子反应方程式为_______________________；

（2）步骤②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂)：

R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层)2RAn(有机层)+nH2SO4(水层)，

①实验室中步骤②、③使用的主要仪器是_____________；

②步骤②中萃取时必须加入适量碱，其原因是_____________________________；

（3）步骤③中X试剂为_________(填化学式)，步骤④的目的是___________________；

（4）该工艺流程中，可以循环利用的物质有___________和____________(填名称)。

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聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂，以废铁屑为原料制备PFS的具体工艺流程如下：

下列说法错误的是

A. 步骤①，粉碎的目的是为了增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率

B. 步骤④，加稀硫酸调节pH在一定的范围内，让Fe3+部分水解形成碱式盐

C. 步骤⑤，减压蒸发，有利于降低水的沸点防止产物分解

D. 步骤③，可以选择双氧水、氯气等氧化剂将Fe2+转化成Fe3+

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聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂，以废铁屑为原料制备PFS的具体工艺流程如下：

下列说法不正确的是

A. 步骤①，粉碎的目的是为了增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率

B. 步骤③，可以选择双氧水、氯气等氧化剂将Fe2+转化成Fe3+

C. 步骤④，加稀硫酸调节pH在一定的范围内，让Fe3+部分水解形成碱式盐

D. 步骤⑤，减压蒸发，有利于降低水的沸点防止产物分解

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聚合硫酸铁（PFS）是水处理中重要的絮凝剂，以废铁屑为原料制备PFS的具体工艺流程如下：

下列说法不正确的是（　　 ）

A. 步骤①，粉碎的目的是增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率

B. 步骤③，可选用H2O2、Cl2、KMnO4等氧化剂将Fe2+转化为Fe3+

C. 步骤④，加稀硫酸调节pH在一定范围内，若pH偏小则Fe3+水解程度太弱，若pH偏大时则形成Fe(OH)3沉淀

D. 步骤⑤，减压蒸发，有利于降低蒸发温度防止产物分解

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（16分）二氧化钛（TiO2）又称钛白，工业上利用钛铁矿（主要成分FeTiO3，其中铁为正二价）为原料，采用硫酸法制得，其工艺流程如下图所示

请回答：

（1）铁矿加入硫酸反应可制得硫酸氧钛，其反应的化学方程式为：

FeTiO3+ 2H2SO4=(　　 )TiOSO4+(　　　　　　 )+(　　　　　　　　 )；

（2）为了提高二氧化钛的纯度,需要除去浸出液中的Fe3+，则加入的试剂A为　　　　 ，需过量的原因是 　 。

（3）操作1是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）进行操作1时需将滤液1在70-75℃，压力8000Pa的条件下真空蒸发器中进行，其原因是为了防止　　　　 ，滤液2加水稀释使硫酸氧钛（TiOSO4）水解生成偏钛酸（TiO2·nH2O），请写出该水解反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　 。

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