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根据下列框图关系填空,已知反应①、③是我国工业生产中的重要反应,X常温下为无色无味透明液体;C焰色反

绿色山茶油 2024-10-03 10:13 编辑:niming 49阅读

一、根据下列框图关系填空,已知反应①、③是我国工业生产中的重要反应,X常温下为无色无味透明液体;C焰色反

根据下列框图关系填空,已知反应①、③是我国工业生产中的重要反应,X常温下为无色无味透明液体推断为水;C焰色反应火焰呈黄色说明含钠元素,J为红褐色沉淀为氢氧化铁;F为Fe2O3;D、E常温下为气体,且E能使品红溶液褪色说明E为SO2;G为SO3;H为H2SO4;I为硫酸铁;思路 1,3两个反应均有D,且1是高温条件下反应的,可以设想D为氧气(氧化反应),所以B为过氧化钠,C为氢氧化钠,D为氧气;A和D在高温下反应生成二氧化硫和含三价铁的化合物,工业上常用的有两种生产中的重要反应(硝酸的工业生产和硫酸的工业生产,硫酸的工业生产原料多为单质硫和黄铁矿,符合条件的是黄铁矿;所以A为FeS2;依据判断出的物质进行分析判断;

A为FeS2;,B为Na2O2;C为NaOH;x为H2O;,D为氧气,E为SO2;F为氧化铁,G为SO3;H为硫酸,I为硫酸铁;J为氢氧化铁;

(1)依据分析判断结果,G为:SO3  故答案为:SO3

(2)固体A中所包含的化学键与固体B类似,是过硫化亚铁,电子式为:

故答案为:

(3)反应②是过氧化钠与水反应,反应的离子方程式为:2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑,

故答案为:2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑

(4)反应④是三氧化二铁和硫酸反应,反应的离子方程式为:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,

故答案为:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

(5)已知每生成16g E为SO2,物质的量为0.25mol,放出106.5kJ热量,依据化学方程式4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g);生成8molSO2,放热为:

8×106.5

0.25 =3408KJ,反应①是二硫化亚铁和氧气反应生成三氧化二铁和二氧化硫,反应的热化学方程式为:4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g);△H=-3408 kJ/mol;

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

二、三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收,目的是防止形成酸雾,以使三氧化硫吸收完全,这句话对还是错?

这句话是对的,三氧化硫能被完全吸收。

用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫的原因如下:

1、假如有水来吸收三氧化硫,由于三氧化硫和水反应是放热反应,温度很高,这水已经变为气体,那么水和三氧化硫实际上在气体状态下反应得到硫酸,此时硫酸以酸雾的形成停留在吸收塔中,很难沉降下来,造成水吸收三氧化硫的速度大大降低了!

2、用低于98.3%的浓硫酸来吸收三氧化硫同样存在以上问题,最后实验的结果,工业上一般就是98.3%的浓硫酸来吸收三氧化硫。此时硫酸是液态的形成存在(硫酸是高沸点酸),增大来吸收速率)

3、当硫酸的浓度增大以后,譬如达到了100%的硫酸,此时照样可以吸收三氧化硫,此时得到的硫酸又叫发烟硫酸,意思就是三氧化硫作为溶质溶解在硫酸中得到来三氧化硫的硫酸溶液!使用时候,加适量的水,可以得到各种浓度的硫酸,以便用于工农业生产!

三、什么是法制硫酸

接触法制硫酸

硫酸是基础化学工业的重要产品。它是许多化学工业的原料,大量的用于制造化肥、农药、医药、染料、炸药、化学纤维等。它还广泛应用于石油炼制、冶金、机械制造、纺织印染等国民经济部门。因此,有人认为硫酸的消费量可视为一个国家工业发达水平的一种标志,可见硫酸工业在国民经济中占有重要的地位。 解放前,我国的硫酸工业十分落后,1949年产量只有四万吨。新中国成立后,硫酸工业得到快速发展,目前年产量已达一千多万吨,位居世界前列。

接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气(含有一定量的SO2)等作原料。世界上主要用硫黄作原料制硫酸,是因为用硫黄作原料成本低,对环境的污染少。我国由于硫黄矿产资源较少,主要用黄铁矿作原料,部分工厂用有色金属冶炼厂的烟气、矿产硫黄或从石油、天然气脱硫获得的硫黄作原料。

工业制造硫酸的生产过程主要分三个阶段。

一、造气

将硫黄或经过粉碎的黄铁矿,分别放在专门设计的燃烧炉中,利用空气中的氧气使其燃烧,就可以得到SO2。

ΔH=-297 kJ/mol

ΔH=-853kJ/mol

燃烧黄铁矿是在沸腾炉中进行的。当黄铁矿矿粒燃烧的时候,从炉底通入强大的空气流,在炉内一定空间里把矿粒吹得剧烈翻腾,好像“沸腾着的液体”。因此,人们把这种燃烧炉叫做沸腾炉(如上图)。由于矿粒在沸腾炉中燃烧得比较完全,从而可提高原料的利用率。

从燃烧炉中出来的气体叫做炉气。用燃烧黄铁矿制得的炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质,如砷、硒等的化合物和矿尘等。杂质和矿尘都会使催化剂中毒,水蒸气对设备和生产也有不良影响。因此,在进行下一步氧化反应以前,必须对炉气进行净化和干燥处理。用燃烧硫黄制得的炉气除含有SO2、O2和N2外,杂质较少,不需要经过净化和干燥处理。

二、接触氧化

经过净化、干燥的炉气(其成分体积分数分别约为:SO27%,O211%,N282%)进入接触室(见“接触法制硫酸流程图”),发生氧化反应,生成SO3。

SO2跟O2是在催化剂(如V2O5等)表面上接触时发生反应的,所以,这种生产硫酸的方法叫做接触法。

SO2接触氧化反应在什么条件下进行最为有利呢?

1.温度

SO2接触氧化是一个放热的可逆反应,根据化学平衡理论判断可知,此反应在温度较低的条件下进行最为有利。表1列出的一系列实验数据也证明了这一点。

表1 不同温度下SO2的平衡转化率

但是,温度较低时催化剂活性不高,反应速率低,从综合经济效益来考虑,对生产不利。在实际生产中,选定400℃~500℃作为操作温度,因为在这个温度范围内,反应速率和SO2的平衡转化率(93.5%~99.2%)都比较理想。

2.压强

SO2的接触氧化也是一个总体积缩小的气体反应。表2列出了压强对SO2平衡转化率影响的一系列实验数据。

讨论1 根据化学平衡理论和表2的数据,考虑综合经济效益,你认为SO2的接触氧化反应在什么压强下进行最为有利?

表2的数据说明,增大气体压强,能相应提高SO2的平衡转化率,但提高得并不多。考虑到加压必须增加设备,增大投资和能量消耗,而且常压下400℃~500℃时,SO2的平衡转化率已经很高,所以硫酸工厂通常采用常压进行操作,并不加压。

由于SO2的氧化反应需在400℃~500℃条件下进行,因此,反应前必须把炉气预热到这个温度;又由于此反应是放热反应,随着反应的进行,反应环境的温度会不断升高,这不利于SO3的生成。所以在接触室的两层催化剂之间装上一个热交换器,用来把反应生成的热,传递给进入接触室需要预热的炉气,还可以冷却反应后生成的气体。

三、三氧化硫的吸收

从接触室出来的气体,主要是SO3、N2以及剩余的未起反应的O2和SO2。SO3与H2O化合就生成了H2SO4。

SO3(g)+H2O(l)====H2SO4(l)

ΔH=-130.3 kJ/mol

H2SO4虽然是由SO3跟H2O化合制得的,但工业上并不直接用H2O或稀硫酸来吸收SO3。因为那样容易形成酸雾,不利于对SO3的吸收。为了尽可能提高吸收效率,工业上用H2SO4质量分数为98.3%的硫酸作吸收。

吸收过程在吸收塔里进行。为了增大SO3跟98.3%的硫酸的接触面积,强化吸收过程,在吸收塔里装填了大量瓷环。吸收操作采取逆流的形式,SO3从吸收塔的下部通入,98.3%的硫酸从吸收塔顶喷下,供稀释用的硫酸从吸收塔底放出。98.3%的硫酸吸收SO3后浓度增大,可用H2O或稀硫酸稀释,制得各种浓度的。

从吸收塔上部导出的是N2、没有起反应的O2和少量SO2,如果把它们当作尾气直接排入大气,既会造成原料浪费,又会造成环境污染。因此,应将上述气体再次通入接触室,进行第二次氧化,然后再进行一次吸收。这样经过两次氧化和吸收的气体,剩余SO2的含量已经很少了。最后再将这种尾气加以净化回收处理,既可消除SO2对大气的污染,又可充分利用原料。

资料

热交换器是化学工业里广泛应用的热交换设备,它有多种形式。在多数热交换器内部,装有许多平行的管道或蛇管,以扩大传热面,提高热交换效果。一种流体在管道内流动。两种流体通过管壁进行热交换,热的流体得到冷却,冷的流体得到加热。

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