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

根據(jù)下列框圖關系填空，已知反應①、③是我國工業(yè)生產(chǎn)中的重要反應，X常溫下為無色無味透明液體推斷為水；C焰色反應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 1，3兩個反應均有D，且1是高溫條件下反應的，可以設想D為氧氣（氧化反應），所以B為過氧化鈉，C為氫氧化鈉，D為氧氣；A和D在高溫下反應生成二氧化硫和含三價鐵的化合物，工業(yè)上常用的有兩種生產(chǎn)中的重要反應（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)判斷出的物質進行分析判斷；

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)分析判斷結果，G為：SO3??故答案為：SO3

（2）固體A中所包含的化學鍵與固體B類似，是過硫化亞鐵，電子式為：

，

故答案為：

；

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

故答案為：2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑

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

故答案為：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

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

8×106.5

0.25 =3408KJ，反應①是二硫化亞鐵和氧氣反應生成三氧化二鐵和二氧化硫，反應的熱化學方程式為：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？

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是放熱反應，溫度很高，這水已經(jīng)變?yōu)闅怏w，那么水和三氧化硫實際上在氣體狀態(tài)下反應得到硫酸，此時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，最后實驗的結果，工業(yè)上一般就是98.3%的濃硫酸來吸收三氧化硫。此時硫酸是液態(tài)的形成存在（硫酸是高沸點酸），增大來吸收速率）

3、當硫酸的濃度增大以后，譬如達到了100%的硫酸，此時照樣可以吸收三氧化硫，此時得到的硫酸又叫發(fā)煙硫酸，意思就是三氧化硫作為溶質溶解在硫酸中得到來三氧化硫的硫酸溶液！使用時候，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

硫酸是基礎化學工業(yè)的重要產(chǎn)品。它是許多化學工業(yè)的原料，大量的用于制造化肥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、炸藥、化學纖維等。它還廣泛應用于石油煉制、冶金、機械制造、紡織印染等國民經(jīng)濟部門。因此，有人認為硫酸的消費量可視為一個國家工業(yè)發(fā)達水平的一種標志，可見硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。 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，是因為用硫黃作原料成本低，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，分別放在專門設計的燃燒爐中，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行的。當黃鐵礦礦粒燃燒的時候，從爐底通入強大的空氣流，在爐內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，如砷、硒等的化合物和礦塵等。雜質和礦塵都會使催化劑中毒，水蒸氣對設備和生產(chǎn)也有不良影響。因此，在進行下一步氧化反應以前，必須對爐氣進行凈化和干燥處理。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（其成分體積分數(shù)分別約為：SO27％，O211％，N282％）進入接觸室（見“接觸法制硫酸流程圖”），發(fā)生氧化反應，生成SO3。

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

SO2接觸氧化反應在什么條件下進行最為有利呢？

1．溫度

SO2接觸氧化是一個放熱的可逆反應，根據(jù)化學平衡理論判斷可知，此反應在溫度較低的條件下進行最為有利。表1列出的一系列實驗數(shù)據(jù)也證明了這一點。

表1 不同溫度下SO2的平衡轉化率

但是，溫度較低時催化劑活性不高，反應速率低，從綜合經(jīng)濟效益來考慮，對生產(chǎn)不利。在實際生產(chǎn)中，選定400℃～500℃作為操作溫度，因為在這個溫度范圍內，反應速率和SO2的平衡轉化率（93.5％～99.2％）都比較理想。

2．壓強

SO2的接觸氧化也是一個總體積縮小的氣體反應。表2列出了壓強對SO2平衡轉化率影響的一系列實驗數(shù)據(jù)。

討論1 根據(jù)化學平衡理論和表2的數(shù)據(jù)，考慮綜合經(jīng)濟效益，你認為SO2的接觸氧化反應在什么壓強下進行最為有利？

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

由于SO2的氧化反應需在400℃～500℃條件下進行，因此，反應前必須把爐氣預熱到這個溫度；又由于此反應是放熱反應，隨著反應的進行，反應環(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熱交換器，用來把反應生成的熱，傳遞給進入接觸室需要預熱的爐氣，還可以冷卻反應后生成的氣體。

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。因為那樣容易形成酸霧，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質量分數(shù)為98.3％的硫酸作吸收。

吸收過程在吸收塔里進行。為了增大SO3跟98.3％的硫酸的接觸面積，強化吸收過程，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。

從吸收塔上部導出的是N2、沒有起反應的O2和少量SO2，如果把它們當作尾氣直接排入大氣，既會造成原料浪費，又會造成環(huán)境污染。因此，應將上述氣體再次通入接觸室，進行第二次氧化，然后再進行一次吸收。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

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