工业流程题
1．来源：2011年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（四川卷）
开发氢能是实现社会可持续发展的需要。硫铁矿（FeS2）燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。 请回答下列问题：
（1）已知1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为______________。 （2）该循环工艺过程的总反应方程式为_____________。 （3）用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是____________。 （4）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH）表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为： ①电池放电时，负极的电极反应式为____________。 ②充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH）。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为______________。 【答案】
高温 （1）4FeS2(s)+11O2(g)（2）SO2+2H2O=H2SO4+H2
2Fe2O3(s)+8SO2(g)；ΔH=-3 408 kJ／mol
（3）促使平衡向右移动，有利于碘和氢气的生成 （4）①MH－e－+OH－=H2O+M ②4MH+O2+4e－=2H2O+4M- 【解析】
(1)根据正比关系可算出4 mol FeS2反应放出的热量为3 408 kJ，可写出该反应的热化学方程式。(2)从流程图中可看出I2可以循环使用，所以总反应为SO2+2H2O═H2SO4+H2。(3)使用膜分离器分离出H2，减小了生成物中c(H2)的浓度，使平衡正向移动，可以提高HI的分解率。(4)①放电时MH在负极发生氧化反应，由于电解液呈碱性，其电极反应式为MH+OH－－e－═M+H2O；②阴极发生还原反应，根据题中信息不难判断出是O2被还原生成OH－。
2．来源：2010年普通高等学校招生全国统一考试化学（海南卷） Ⅰ固硫剂是把煤燃烧时生成的二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中的物质，可 减少二氧化硫对大气的污染。下列物质中可用做固硫剂的有 A．CaO B．Na2CO3 C．NH4NO3 D．P2O5 Ⅱ以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下： 请回答下列问题： (1)在炉气制造中，生成SO2的化学方程式为______________________________；
(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气_______________、_______________及干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是____________________________________ ：
(3)精制炉气(含SO2体积分数为7％、O2为ll％、N2为82％)中SO2平衡转化率与温度及压
强关系如下图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450℃；左右(对应图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是______________________________、______________________________； (4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是_______________、_______________，从而充分利用能源。 【答案】 I A．B 高温 II(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 (2)除尘、水洗；矿尘，砷、硒等化合物导致中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响
(3)不选B点，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的能量多；SO2原料的转化率在1个大气压下的转化率已经是97%左右。再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用一个标准大气压即可。
不选择C点，因为温度越低，SO2转化率虽然更高，但催化剂的催化作用受到影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故选择A点，不选C点
(4)利用反应放出的热量预热原料气，上层反应气经过热交换器温度降到400-500℃进入下层使反应更加完全
【解析】
I只要可与SO2作用生成含硫固体，从而达到消除污染的目的的物质就可用作固硫剂，结合选项可知CaO可与SO2生成CaSO3、Na2CO3与SO2作用可生成Na2SO3，NH4NO3、P2O5均不能与SO2作用，因此答案为A、B。 II黄铁矿在沸腾炉中与氧气反应生成Fe2O3与SO2。(2)炉气精制的作用是将含有SO2的炉气除尘、净化、冷却以及干燥；如不经过精制，炉气中的杂质(矿尘，砷、硒等化合物)会造成催化剂中毒；水蒸气对设备和生产有不良影响。(3)B点的压强是1 MPa，压强太大，对设备要求高，投资大，消耗的能量大。SO2的转化率在A点已是97％左右，升高压强，SO2的转化率提高幅度不大，所以采用A点条件而不使用B点条件；不选C点是因为虽然温度越低，SO2的转化率越高，但催化剂的催化作用受温度影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故选A点不选C点。(4)使用热交换器可以充分利用SO2催化氧化反应放出的热量来提高精制炉气的温度，以达到最佳催化效果；同时降低生成SO3的温度，以利于吸收，循环利用，节约能源。 3．来源：2010年普通高等学校招生全国统一考试化学（江苏卷）
钡盐行业生产中排出大量的钡泥(主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等)。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下： (1)酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO2)2与HNO3的反应化学方程式为 。
(2)酸溶时通常控制反应温度不超过700C，且不使用浓硝酸，原因
是 、 。
(3)该厂结合本厂实际，选用的X为 (填化学式)；中和I使溶液中 (填离子符号)的浓度减少(中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略)。 (4)上述流程中洗涤的目的是 。
【答案】 (1)Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O (2)防止反应速率过快 浓HNO3易挥发、分解 (3)BaCO3 Fe3+、H+ (4)减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染 【解析】 首先分析工艺流程各步骤的意义。①酸溶转化成钡盐；②调pH=4～5除铁；③调pH=7中和剩余酸；④过滤除去以上几步产生的杂质，得Ba(NO3)2滤液；⑤洗涤回收废渣中可溶的钡盐。 (1)Ba(FeO2)2可以写成BaO·Fe2O3的形式，因此HNO3与Ba(FeO2)2的反应可以看成是HNO3与BaO和Fe2O3的反应，故反应方程式为：Ba(FeO2)2+8HNO3═Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O。(2)硝酸的浓度太大会使反应速率过快，而且浓硝酸不稳定、易挥发。(3)能与酸反应的该化工厂产品只有BaCO3，故X为BaCO3，溶液的pH=4～5时，Fe3+首先生成Fe(OH)3沉淀。(4)可溶性钡盐有毒，会污染环境，因此应该洗涤除去废渣中的可溶性钡盐。
工业流程
