1．下列对硫酸生产中化学反应原理的分析正确的是( )
A．硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不同可能全部是非氧化还原反应
B．硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应
C．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要使用催化剂
D．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较高温度条件下进行
解析：选B。三个化学反应都是放热反应；三个反应中只有SO2―→SO3需使用催化剂；SO3―→H2SO4在常温下进行，且是非氧化还原反应。
2．(2011年日照高二测试)硫酸制造业中采取以下几种措施：①改进煅烧硫铁矿的技术；②氧化二氧化硫时使用催化剂；③在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器；④将二氧化硫进行多次循环氧化；⑤回收利用尾气中的二氧化硫。其中能减少酸雨产生的措施是( )
A．①②④⑤ B．②③④⑤
C．①②③④⑤ D．④⑤
解析：选D。改进煅烧硫铁矿的技术、氧化二氧化硫时使用催化剂和在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器，都关系不到二氧化硫排放的问题。
3．以下有关化工生产的论述，错误的是( )
A．为提高反应速率和原料利用率，硫铁矿要在“沸腾”状态下燃烧
B．在硫酸工业、合成氨工业中皆采用循环操作以提高原料利用率
C．接触室中热交换器的主要作用是预热未反应的气体和冷却反应后的气体
D．吸收塔中SO3从下而上，浓硫酸从上而下，剩余气体从上部出来放空
解析：选D。硫铁矿上下翻腾与空气接触面积大，反应速度快，原料燃烧充分，A正确；硫酸工业中的SO2，合成氨工业中的N2、H2均采用循环操作，以提高原料的利用率，B正确；热交换器的作用是充分利用反应热预热未反应的气体，同时还可降低SO3的温度利于SO3的吸收，C正确；从吸收塔中出来的气体需净化处理除去尾气中的SO2才能放空或循环，D错误。
4．接触法生产硫酸的过程中，对废气、废水、废渣、废热的处理正确的是( )
①尾气用氨水处理 ②污水用石灰乳处理 ③废渣用来造水泥、炼铁 ④设置废热锅炉产生蒸汽、供热或发电
A．①② B．①③④
C．①②③ D．①②③④
解析：选D。硫酸厂尾气中含有SO2，可用氨水吸收处理；硫酸厂废水中含有硫酸可用石灰乳中和；硫酸厂废渣中含有SiO2、Fe2O3等，可用于制造水泥、炼铁；由于硫酸生产过程中三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能来降低生产成本。
5．有关硫酸工业综合经济效益的说法中，正确的是( )
A．甲地有丰富的硫铁矿资源，水源、能源充足，交通便利，是风景秀丽的旅游胜地，虽然当地使用硫酸的工业不多，但为提高当地经济效益宜建硫酸厂
B．为减少SO2对空气的污染，可以建筑高烟囱，使含SO2的尾气在高空扩散稀释，保证地面达到安全浓度
C．硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体残渣、废酸和废水等
D．选择硫酸厂厂址时，当经济利益与环保问题有冲突时，为提高人们的物质生活水平，应先考虑经济利益的问题
解析：选C。硫酸厂是污染性的企业，不应建在风景区；当地使用硫酸的工业不多，也不宜建硫酸厂，因为硫酸的远程运输成本高，危险性大，故A错误。将SO2排放到高空，SO2的总量不会减少，且SO2会形成酸雨危害环境，故B错误。选择硫酸厂厂址在考虑经济利益的同时，必须考虑环保问题，也就是要提高综合经济效益，故D错误。
6．(2011年龙岩检测)下列说法正确的是( )
A．在设计化工生产的化学反应条件时，只要将化学反应的特点和化学反应理论相结合进行全面分析就没问题了
B．在设计化工生产的化学反应条件时，若化学反应的速率很高，就不需要考虑催化剂的问题
C．在现代工业上将二氧化硫氧化为三氧化硫的适宜条件是高温、高压和催化剂
D．在2SO2＋O22SO3中，对“450 ℃”的选择，来自对反应物性质和催化剂性质的综合考虑
解析：选D。在设计化工生产的化学反应条件时，若化学反应速率过高而对生产不利时，就要考虑施加负催化剂的问题。
7．在NH3、HNO3、H2SO4的工业生产中，共同点是( )
A．使用吸收塔设备 B．使用尾气吸收装置
C．使用H2为原料 D．使用催化剂
解析：选D。合成氨无尾气吸收装置(循环使用)，合成氨也无吸收塔，工业制硫酸、硝酸不用H2做原料。
8．下列对工业生产硫酸产生的“三废”和“废热”说法正确的是( )
A．如果合理利用“废热”，则一座大型硫酸厂同时又是一座能源工厂
B．“两转两吸”脱硫工艺比“氨—酸”法投资大，脱硫效果差
C．用硫铁矿制H2SO4的烧渣没有利用价值只能抛弃堆放或填海
D．从沸腾炉中出来的炉气净化处理是为了使制得的硫酸纯度高
解析：选A。生产硫酸的三个反应均放热，如果合理利用“废热”，不仅生产硫酸不需外界供能，还能向外界提供热能，A正确；“两转两吸”工艺，设备简单，投资小，还提高SO2的转化率；烧渣除了含有氧化铁、氧化铝等外，还含有一定量的铜、锌、铅等有色金属及少量的金、银等贵金属，因此要回收利用烧渣中的铁、有色金属及贵金属等；炉气净化是为了防止催化剂中毒、设备腐蚀。
9．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2＋O22SO3 ΔH＜0，已知常压下平衡混合气体中SO3体积分数为91%。试回答：
(1)在生产中常用过量的空气是为了________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)加热到400～500 ℃是由于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)压强采用________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)常用浓硫酸来吸收SO2而不用水，因为________________________________________________________________________。
解析：此题考查了在硫酸工业中运用化学平衡原理选择适宜生产条件的能力。选择适宜的反应条件，要从浓度、压强、温度、催化剂等条件中考虑该反应的速率、转化率，同时还要考虑工业生产的实际情况和成本。如(2)(4)两问是考虑速率问题，第(1)(3)问则是考虑化学平衡问题，且第(3)问要考虑生产的实际情况。
答案：(1)增大氧气浓度，提高成本较高的SO2的转化率
(2)在此温度下，催化剂活性强，反应速率快，可缩短到达平衡的时间，提高单位时间内SO3的产率
(3)常压 因常压下平衡混合气体中SO3的体积分数已达91%，若再加压，对设备动力系统要求高，成本高，加压实际意义不大
(4)用水吸收易形成酸雾，降低吸收速率
10．(2010年高考浙江卷)“化学与技术”模块
(1)火山喷发所产生的硫磺可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸：
请回答下列问题：
1)为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装①________________(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2)为使硫磺充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%，为提高SO2转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为③________。假设接触室中SO2的转化率为95%，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为④__________(空气中氧气的体积分数按0.2计)，该尾气的处理方法是⑤________。
3)与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是⑥________(可多选)。
A．耗氧量减少 B．二氧化硫的转化率提高
C．产生的废渣减少 D．不需要使用催化剂
(2)硫酸的用途非常广，可应用于下列哪些方面⑦________________________________________________________________________
(可多选)。
A．橡胶的硫化
B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C．铅蓄电池的生产
D．过磷酸钙的制备
(3)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO2的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式⑧________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)1)接触室中进行的反应为SO2的催化氧化，为放热反应，使用热交换器可以充分利用反应放出的热量，对原料气进行预热。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接触面积。
2)S＋O2SO2参加反应的硫磺为1 mol，则经流量计1通入的氧气为1.5 mol，反应后气体总量为1.5 mol×5＝7.5 mol，
2SO2 ＋ O22SO3 ΔV
2 1 2 1
1 mol 0.5 mol
经流量计2通入的氧气为0.5 mol×2.5＝1.25 mol，则＝＝1.2。反应后气体总量为7.5 mol＋1.25 mol×5－1 mol×95%×＝13.275 mol，则尾气中SO2的体积分数为＝0.004。
硫酸工业中，尾气SO2用氨水吸收，再用硫酸处理：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3 (NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O，生成的(NH4)2SO4可作肥料。
3)硫铁矿的含硫成分为FeS2，硫元素氧化生成SO2的同时，铁元素也被氧化生成Fe2O3(废渣)，与硫磺直接燃烧相比，耗氧量增加，产生的废渣也增加。
(2)橡胶的硫化是采用硫磺；合成烷基苯磺酸钠需要先合成苯磺酸，而苯磺酸通过苯与浓硫酸的磺化反应生成；铅蓄电池用硫酸作为电解液；过磷酸钙通过磷酸钙与硫酸反应得到。
(3)CaCO3CaO＋CO2↑；SO2＋CaOCaSO3；2CaSO3＋O2===2CaSO4。
CaSO3不稳定，在空气中容易被氧化成CaSO4。
答案：(1)1)①热交换器 ②增加SO3与浓硫酸的接触面积，有利于SO3的吸收
2)③1.2 ④0.004 ⑤用氨水吸收
3)⑥AC
(2)⑦BCD
(3)⑧CaCO3CaO＋CO2↑；2SO2＋2CaO＋O22CaSO4(或2SO2＋2CaCO3＋O22CaSO4＋2CO2)
11．读某城市的城市布局示意图，回答有关问题：
①煤炭基地 ②大型硫酸厂 ③自来水厂 ④疗养院 ⑤大型商场 ⑥食品厂 ⑦化工厂 ⑧造纸厂 ⑨污水处理厂 ⑩高等院校
(1)该城市布局是否合理？请分析原因。
(2)图中②处分布大型硫铁矿(主要成分是FeS2)。写出制取二氧化硫、三氧化硫的化学方程式。
(3)接触法制硫酸的尾气中还含有少量的二氧化硫，如果排入大气，就会造成环境污染。你认为该企业应该采用什么方法回收、利用尾气中的二氧化硫，写出有关反应的化学方程式。
(4)该市经济发达，每天有大量的汽车排放氮氧化合物、碳氢化合物，以及企业、家庭炉灶排放大量的二氧化硫、二氧化碳等，会导致市民心脏出现什么问题？该市应采取哪些措施防治大气污染？
解析：(1)煤炭基地、大型硫酸厂、化工厂布局合理。理由是它们都接近原料基地，且在垂直风向的郊外，自来水厂、疗养院、大型商场、食品厂布局合理。自来水厂在河流上游，不受或少受污染，分布在居民区中心地带。造纸厂不合理，理由是，它位于夏季风的上风地带，且离居民区、高等院校较近，大气污染严重。铁路穿过市区不合理，因为噪声污染、大气污染严重。
(2)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2；
2SO2＋O22SO3。
(3)氨吸收法：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3
(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O。
(4)心脏供氧不足，心脏收缩性减弱，因而心脏输出量减少。该市应采取的措施是：①大力植树造林；②限制大量汽车将碳氢化合物、氮氧化合物排入大气；③采用科学技术对硫酸厂、化工厂、造纸厂、煤炭基地的废气进行回收处理；④创造条件，将造纸厂迁移到远离市区的郊外等等。
答案：(1)煤炭基地、大型硫酸厂、化工厂布局合理，自来水厂、疗养院、大型商场、食品厂布局合理。造纸厂不合理，铁路穿过市区不合理。(2)(3)(4)答案见解析。
12．(2011年天津检测)下面的装置是仿照工业上制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98%的浓硫酸吸收三氧化硫。
请回答下列问题：
(1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的反应方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(2)甲和乙相当于工业上制取硫酸装置中的________________________________________________________________________；
(3)写出在催化剂表面所发生反应的化学方程式______________________________________，在实验过程中不能持续加热的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(4)在乙反应器内要求氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右，你是如何控制和估计的？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(5)若丁装置在反应过程中先出现气泡，不久就出现了雾，而丙装置一直都没有任何现象，产生这种现象的原因可能是__________。
A．浓硫酸对三氧化硫的吸收效率远好于水，三氧化硫被浓硫酸充分吸收
B．三氧化硫的通气速率太快，三氧化硫未被水和浓硫酸充分吸收
C．丙中的导气管插得太深，导致两个吸收瓶内的气压差较大
D．丁中的导气管插得太浅，三氧化硫气体从水中逸出，与水蒸气化合形成酸雾
解析：装置甲有多个作用，一是通过观察气泡产生的速率调节通入二氧化硫、氧气的比例，二是使两种原料气体充分混合，三是起到干燥作用。
答案：(1)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
(2)接触室
(3)2SO2＋O22SO3 防止温度过高，降低SO2的转化率及催化剂活性
(4)可以通过调节气阀，控制气体流量，观察甲装置的冒泡速率进行估算
(5)A
13．(2011年银川高二检测)某化学兴趣小组的同学为模拟工业制造硫酸的生产过程，设计了如图所示的装置，请根据图示回答问题。
(1)装置A用来制取氧气，写出相应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)燃烧炉内放一定量硫铁矿粉末，在高温条件下和A装置制出的氧气充分反应，其化学方程式为________________________；现有含FeS2 60%的硫铁矿100 t，如果在煅烧过程中，S损失了18%，则可生产质量分数为98%的硫酸________吨。
(3)C装置为净化装置，若无该装置，将混合气体直接通入D装置，除对设备有腐蚀外，还会造成的后果是______________________________________________________。
(4)工业上利用2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)反应制备SO3，下表是在一定条件下测定的SO2的转化率，根据表格中提供的数据，请选择工业利用该反应制备SO3 的温度与压强________________________。
压强/MPa
转化率
温度/℃
0.1
0.5
1
10
400
99.2
99.6
99.7
99.9
500
93.5
96.9
97.8
99.3
600
73.7
85.8
89.5
96.4
(5)为检验从接触室出来的气体成分，甲同学设计如下实验：
①A中盛放的试剂是______________；
②B中盛放98.3%浓硫酸的作用是________________________________________________________________________，
乙同学提出可用饱和NaHSO3溶液代替98.3%的浓硫酸，请你判断乙同学的方案________(填“可行”或“不可行”)，说明理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③C中盛放的试剂是________________，其作用是________________________________________。
解析：(1)根据图示装置确定是实验室快速制氧气，所以可以用双氧水与二氧化锰或过氧化钠与水反应制备，(2)涉及的是多步计算，可以用硫的守恒快速计算，(3)砷、硒杂质会使催化剂中毒，(4)分析表中数据发现，在常压，400～500 ℃时转化率已经比较高了，(5)关键是要明确尾气成分主要是考虑SO3、SO2和O2，结合尾气的性质进行分析解答。
答案：(1)2H2O22H2O＋O2↑或2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(2)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 82
(3)催化剂中毒
(4)400～500 ℃；常压
(5)①BaCl2溶液 ②除SO3 不可行 SO3与NaHSO3反应生成SO2，对实验结果造成干扰
③酸性KMnO4溶液或溴水 检验并吸收SO2
14．以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：
(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整：
4________＋11O22Fe2O3＋8SO2
(2)接触室中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)________。
a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎
b．过量空气能提高SO2的转化率
c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
(4)每160 g SO3气体与H2O化合放出260.6 kJ的热量，该反应的热化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。
①SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是________________________________________________________________________。
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入到50.00 mL相同浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)，该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。
部分测定结果：
铵盐质量为10.00 g和20.00 g时，浓硫酸增加的质量相同；铵盐质量为30.00 g时，浓硫酸增加的质量为0.68 g；铵盐质量为40.00 g时，浓硫酸的质量不变。
计算：该铵盐中氮元素的质量分数是________%；若铵盐质量为15.00 g，浓硫酸增加的质量为________。(计算结果保留两位小数)
解析：(3)c项催化剂只能加快反应速率，不能影响平衡移动，不会影响转化率。
(5)②依据题意加入铵盐质量为40.00 g时，浓硫酸的质量不变，可知铵盐中应含有H＋。设NaOH a mol, 10 g该铵盐中含有NH x mol、H＋ y mol，则有SO mol。
则：18x＋y＋96×＝66x＋49y＝10①
由于20 g铵盐、30 g铵盐与a mol NaOH反应时NaOH的量均不足，则有：
a－2y＝x②
a－3y＝＝0.04③
联立①②③得解之得
则铵盐中含氮量为：×100%＝14.56%。
若铵盐为15 g时，此时晶体中含NH为：1.5×0.104＝0.156 (mol)；H＋为：1.5×0.064＝0.096(mol)，NaOH的物质的量仍比NH和H＋的物质的量之和小，故此时产生的氨气为0.232－0.096＝0.136(mol)，其质量为0.136×17＝2.31(g)。
答案：(1)FeS2
(2)2SO2＋O22SO3
(3)abd
(4)SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(aq)
ΔH＝－130.3 kJ/mol
(5)①SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO
②14.56 2.31 g
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