Question

工業(yè)上制硫酸的設(shè)備分為三大部分，一是沸騰爐、二是接觸室、三是吸收塔；仿照工業(yè)上制備硫酸的流程設(shè)計(jì)出下面的裝置，以探究有關(guān)問題。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)寫出FeS₂與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________。

(2)從乙裝置中出來的氣體有_______________。

(3)寫出上圖丙裝置的作用______________________________。

(4)在裝置乙的反應(yīng)器內(nèi)要求氧氣的量要比二氧化硫的量多一倍左右，實(shí)驗(yàn)時(shí)你是如何控制與估計(jì)的？_______________。

(5)接觸法制硫酸過程中，若反應(yīng)熱都未被利用，則每生產(chǎn)1 000 g 98%硫酸需要吸收3.6×10² kJ能量。若反應(yīng)2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)；ΔH=-98.3 kJ·mol^-1的熱量能在生產(chǎn)過程中得到充分利用(其他反應(yīng)熱不計(jì))，則每生產(chǎn)1 000 g 98%硫酸只需外界提供(或可向外界輸出)_______________kJ能量。

(6)本實(shí)驗(yàn)增加丁裝置的目的是為了探究______________________________。

(7)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還存在的較明顯缺陷是______________________________。

Answer 1

(1)4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂

(2)SO₂、O₂、SO₃

(3)吸收SO₃氣體(模擬吸收塔)

(4)可以通過調(diào)節(jié)氣閥，控制氣體流量；觀察甲裝置的冒泡速率估計(jì)

(5)131.5

(6)探究工業(yè)上為何采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫而不用水(吸收產(chǎn)生酸霧)

(7)缺少尾氣吸收裝置

解析：沸騰爐內(nèi)反應(yīng)為4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂；由于SO₂和O₂轉(zhuǎn)化為SO₃的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，所以氣體分子共存；注意工業(yè)吸收SO₃的原理是采用濃硫酸，說明SO₃溶于濃硫酸；利用甲裝置控制氣體流速來控制氣體反應(yīng)物比例的方法是常見的方法，可通過調(diào)節(jié)氣閥A、B，觀察裝置內(nèi)冒氣泡速率控制氣體流量；反應(yīng)熱和反應(yīng)物質(zhì)的量成正比，98.3 kJ·mol^-1×5 mol-360 kJ=131.5 kJ。

注意對(duì)比“丙、丁”裝置的區(qū)別(試劑不同和導(dǎo)管長短不同)可知丙為吸收SO₃裝置，丁為對(duì)比裝置；環(huán)保意識(shí)和節(jié)約意識(shí)(控制量)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)必須考慮的問題，缺少尾氣吸收裝置。