以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制取硫酸,其烧渣可用来炼铁。
(1)煅烧硫铁矿时发生反应:FeS2+O2→Fe2O3+SO2(未配平)。当产生448 L(标准状况)SO2时,消耗O2的物质的量为________。
(2)Fe2O3用CO还原焙烧的过程中,反应物、生成物和温度之间的关系如图所示。
(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条曲线是四个化学反应平衡时的气相组成对温度作图得到的;A、B、C、D四个区域分别是Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe稳定存在的区域)
已知:ⅰ.3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g);ΔH1=a kJ·mol-1
ⅱ.Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g);ΔH2=b kJ·mol-1
ⅲ.FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g);ΔH3=c kJ·mol-1
①反应Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g)的ΔH=________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
②800 ℃时,混合气体中CO2体积分数为40%时,Fe2O3用CO还原焙烧反应的化学方程式为____________。
③据图分析,下列说法正确的是________(填字母)。
a.温度低于570 ℃时,Fe2O3还原焙烧的产物中不含FeO
b.温度越高,Fe2O3还原焙烧得到的固体物质组成中Fe元素的质量分数越高
c.Fe2O3还原焙烧过程中及时除去CO2有利于提高Fe的产率
(3)FeS2是Li/FeS2电池(示意图如图)的正极活性物质。
①FeSO4、Na2S2O3、S及H2O在200 ℃时以等物质的量连续反应24 h后得到FeS2。写出该反应的离子方程式______________。
②Li/FeS2电池的负极是金属Li,电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应为FeS2+4Li===Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行:第1步,FeS2+2Li===2Li++FeS22-,则第2步正极的电极反应式为____________________。
(8分)硫酸是许多化学工业的原料,其消费量可作用一个国家工业发展水平的一种标志。硫酸工厂厂址的选择是一个复杂的问题,下图是影响化工厂选址的部分因素。又已知硫酸是一种腐蚀性液体,不便较多贮存,需随产随销。另外,硫酸的运输价格也比较贵,据估算1t H2SO4的运价约为同质量黄铁矿石的三倍。
据以上信息,分析下列条件:
条件(Ⅰ)
①A城市郊区有丰富的黄铁矿资源,水源、能源充足,交通方便。
②A城市需使用硫酸的工业不多,而离它远的B城市却是一个消耗硫酸甚多的工业城市。
③A城市是一个风光秀丽的旅游城市,对环境保护的要求甚高,而且土地价格较贵,土地供应紧张。
条件(Ⅱ)
①C地是重要的农业区,需消耗大量的肥料。
②C地有丰富的磷灰石矿藏,水源、能源充足,土地价格较低,土地供应充足,交通方便。
③磷肥是由磷灰石〔有效成分是Ca3(PO4)2〕与H2SO4作用制得的,制造磷肥需消耗大量的硫酸。
④C地无磷肥厂和硫酸厂,在相邻的D地有丰富的黄铁矿资源。
在A、B、C、D四城市中,你认为应该建设硫酸工厂的城市是______________,应该建造磷肥厂的城市是______________。
合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(I)溶液来吸收原料气中的CO,其反应式:
[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO ΔH<0。
(1)必须除去原料气中CO的原因是_______________________________________。
(2)醋酸二氨合铜(I)吸收CO的生产适宜条件应是________________________。
(3)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶液再生的适宜条件应是___________________________________________。
已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0;2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0;
回答下列问题:
(1)从影响速率和平衡的因素分析,要有利于NH3和SO3的生成,理论上应采取的措施是_________________。实际生产中采取的措施分别是__________________。
(2)在实际生产的合成氨过程中,要分离出氨气,目的是____________________________;而合成SO3过程中,不需要分离出SO3,原因是__________________。
硫铁矿与焦炭充分混合(FeS2与C的质量比为5∶2),在有限量的空气中缓慢燃烧,结果可得到硫磺(副产物是两种氧化物),其燃烧的方程式是_____________________________。
在18世纪40年代以前,生产硫酸最古老的方法是:以绿矾(FeSO4·7H2O)为原料在蒸馏中煅烧,然后再冷凝至室温,得到一种液体,称之为“绿矾油”。
(1)蒸馏釜所产生的气体中含有的成分是________________________。
(2)绿矾油的成分是________________________。
(3)绿矾油质量分数是________________________。
(4)留在蒸馏釜中的物质是________________________。