2025年工業(yè)制硫酸試題及答案

一、單項選擇題（每題2分，共20分）

1.工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的主要原料是：

A.硫化鐵

B.硫化氫

C.二氧化硫

D.硫磺

2.工業(yè)制硫酸的第一步是：

A.硫的燃燒

B.二氧化硫的催化氧化

C.三氧化硫的吸收

D.硫酸溶液的配制

3.在工業(yè)制硫酸過程中，二氧化硫催化氧化的催化劑是：

A.五氧化二釩

B.二氧化錳

C.氧化鐵

D.氧化鋁

4.工業(yè)制硫酸中，二氧化硫催化氧化的適宜溫度是：

A.300-400℃

B.400-500℃

C.500-600℃

D.600-700℃

5.在工業(yè)制硫酸過程中，三氧化硫的吸收劑是：

A.水

B.濃硫酸

C.氫氧化鈉溶液

D.氨水

6.工業(yè)制硫酸過程中，硫鐵礦焙燒的主要產(chǎn)物是：

A.二氧化硫和氧化鐵

B.三氧化硫和氧化鐵

C.二氧化硫和硫酸鐵

D.三氧化硫和硫酸鐵

7.在工業(yè)制硫酸過程中，提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率的方法是：

A.降低溫度

B.提高溫度

C.增加壓力

D.使用過量的氧氣

8.工業(yè)制硫酸過程中，吸收三氧化硫的設(shè)備是：

A.沸騰爐

B.接觸室

C.吸收塔

D.轉(zhuǎn)化器

9.工業(yè)制硫酸過程中，硫鐵礦焙燒的適宜溫度是：

A.500-600℃

B.600-700℃

C.700-800℃

D.800-900℃

10.工業(yè)制硫酸過程中，接觸室內(nèi)的主要反應(yīng)是：

A.S+O?→SO?

B.2SO?+O??2SO?

C.SO?+H?O→H?SO?

D.FeS?+O?→Fe?O?+SO?

二、判斷題（每題2分，共10分）

1.工業(yè)制硫酸過程中，二氧化硫催化氧化是放熱反應(yīng)，因此溫度越高越好。（）

2.工業(yè)制硫酸過程中，三氧化硫可以直接用水吸收生成硫酸。（）

3.工業(yè)制硫酸過程中，硫鐵礦焙燒時需要通入過量的空氣。（）

4.工業(yè)制硫酸過程中，接觸室內(nèi)的催化劑五氧化二釩在反應(yīng)過程中會消耗。（）

5.工業(yè)制硫酸過程中，提高壓力可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率。（）

三、多項選擇題（每題2分，共4分）

1.工業(yè)制硫酸過程中，影響二氧化硫催化氧化速率的因素有：

A.溫度

B.壓力

C.催化劑

D.反應(yīng)物濃度

2.工業(yè)制硫酸過程中，可以用于吸收三氧化硫的物質(zhì)有：

A.水

B.濃硫酸

C.氫氧化鈉溶液

D.氨水

四、填空題（每題2分，共10分）

1.工業(yè)制硫酸的主要原料有硫鐵礦、________和________。

2.工業(yè)制硫酸的三個主要步驟是：________的制備、________的催化氧化和________的吸收。

3.工業(yè)制硫酸過程中，硫鐵礦的主要成分是________。

4.工業(yè)制硫酸過程中，二氧化硫催化氧化的化學(xué)方程式為________。

5.工業(yè)制硫酸過程中，三氧化硫與濃硫酸反應(yīng)生成發(fā)煙硫酸，化學(xué)方程式為________。

五、簡答題（每題5分，共10分）

1.簡述工業(yè)制硫酸的完整工藝流程，并說明每個步驟的主要作用。

2.工業(yè)制硫酸過程中，為什么三氧化硫不能直接用水吸收，而要用濃硫酸吸收？

參考答案及解析

一、單項選擇題

1.答案：D

解析：工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的主要原料有硫鐵礦(FeS?)、硫磺(S)和石膏(CaSO?·2H?O)等，其中硫磺是最常用的原料，因為它純度高，燃燒完全，產(chǎn)生的二氧化硫濃度高，有利于后續(xù)反應(yīng)。

2.答案：A

解析：工業(yè)制硫酸的第一步是硫的燃燒，即S+O?→SO?，生成二氧化硫氣體。這是制硫酸的起始步驟，為后續(xù)的催化氧化提供原料。

3.答案：A

解析：在工業(yè)制硫酸過程中，二氧化硫催化氧化的催化劑是五氧化二釩(V?O?)。這種催化劑具有高活性、高選擇性和良好的穩(wěn)定性，能夠在適宜的溫度范圍內(nèi)高效催化二氧化硫氧化為三氧化硫。

4.答案：B

解析：工業(yè)制硫酸中，二氧化硫催化氧化的適宜溫度是400-500℃。在這個溫度范圍內(nèi)，催化劑活性高，反應(yīng)速率快，同時平衡轉(zhuǎn)化率也較高。溫度過低反應(yīng)速率慢，溫度過高催化劑容易失活且平衡轉(zhuǎn)化率降低。

5.答案：B

解析：在工業(yè)制硫酸過程中，三氧化硫的吸收劑是濃硫酸(98.3%的硫酸)。用水吸收三氧化硫會形成酸霧，影響吸收效率，而用濃硫酸吸收可以避免酸霧的形成，提高吸收效率。

6.答案：A

解析：工業(yè)制硫酸中，硫鐵礦焙燒的主要產(chǎn)物是二氧化硫和氧化鐵，反應(yīng)式為：4FeS?+11O?→2Fe?O?+8SO?。這是制硫酸的第一步，目的是將硫鐵礦中的硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫。

7.答案：D

解析：在工業(yè)制硫酸過程中，提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率的方法是使用過量的氧氣。根據(jù)勒夏特列原理，增加反應(yīng)物(氧氣)的濃度可以使平衡向生成物(三氧化硫)的方向移動，從而提高轉(zhuǎn)化率。

8.答案：C

解析：工業(yè)制硫酸過程中，吸收三氧化硫的設(shè)備是吸收塔。在吸收塔中，三氧化硫氣體與濃硫酸逆流接觸，被吸收轉(zhuǎn)化為硫酸。

9.答案：D

解析：工業(yè)制硫酸過程中，硫鐵礦焙燒的適宜溫度是800-900℃。在這個溫度范圍內(nèi)，硫鐵礦能夠充分燃燒，生成高濃度的二氧化硫，同時氧化鐵也能形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

10.答案：B

解析：工業(yè)制硫酸過程中，接觸室內(nèi)的主要反應(yīng)是二氧化硫的催化氧化，反應(yīng)式為：2SO?+O??2SO?。這個反應(yīng)是可逆的放熱反應(yīng)，在催化劑五氧化二釩的存在下進行。

二、判斷題

1.答案：×

解析：工業(yè)制硫酸過程中，二氧化硫催化氧化是放熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，降低溫度有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率。但溫度過低會降低反應(yīng)速率，因此需要選擇適宜的溫度(400-500℃)來平衡反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，而不是溫度越高越好。

2.答案：×

解析：工業(yè)制硫酸過程中，三氧化硫不能直接用水吸收。因為三氧化硫與水反應(yīng)會放出大量熱量，形成酸霧，阻礙進一步吸收，降低吸收效率。工業(yè)上使用98.3%的濃硫酸作為吸收劑，可以避免酸霧的形成。

3.答案：√

解析：工業(yè)制硫酸過程中，硫鐵礦焙燒時需要通入過量的空氣。過量的空氣可以確保硫鐵礦完全燃燒，生成高濃度的二氧化硫，同時帶走熱量，控制反應(yīng)溫度。

4.答案：×

解析：工業(yè)制硫酸過程中，接觸室內(nèi)的催化劑五氧化二釩在反應(yīng)過程中不會被消耗。五氧化二釩作為催化劑，只參與反應(yīng)過程但不被消耗，可以長期使用。

5.答案：√

解析：工業(yè)制硫酸過程中，提高壓力可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率。根據(jù)勒夏特列原理，增加壓力會使平衡向氣體體積減小的方向移動，即向生成三氧化硫的方向移動，從而提高轉(zhuǎn)化率。但實際工業(yè)生產(chǎn)中，由于反應(yīng)前后氣體體積變化不大，且加壓會增加設(shè)備成本和能耗，所以通常在常壓下進行。

三、多項選擇題

1.答案：ABCD

解析：工業(yè)制硫酸過程中，影響二氧化硫催化氧化速率的因素有：

-溫度：溫度升高，反應(yīng)速率加快，但過高會使催化劑失活且降低平衡轉(zhuǎn)化率。

-壓力：增加壓力可以提高反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率，但實際生產(chǎn)中通常在常壓下進行。

-催化劑：催化劑可以降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率。

-反應(yīng)物濃度：增加二氧化硫或氧氣的濃度可以提高反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率。

2.答案：BD

解析：工業(yè)制硫酸過程中，可以用于吸收三氧化硫的物質(zhì)有：

-濃硫酸(98.3%)：工業(yè)上主要使用濃硫酸作為吸收劑，可以避免酸霧的形成，提高吸收效率。

-氨水：可以用來吸收三氧化硫生成硫酸銨，用于生產(chǎn)化肥。

水不能直接用來吸收三氧化硫，因為會形成酸霧；氫氧化鈉溶液雖然可以吸收三氧化硫，但會生成硫酸鈉，不是工業(yè)制硫酸的常規(guī)方法。

四、填空題

1.答案：硫磺、石膏

解析：工業(yè)制硫酸的主要原料有硫鐵礦(FeS?)、硫磺(S)和石膏(CaSO?·2H?O)等。硫鐵礦是最常用的原料，硫磺因其純度高、燃燒完全而受歡迎，石膏則是硫鐵礦資源不足時的替代原料。

2.答案：二氧化硫、二氧化硫、三氧化硫

解析：工業(yè)制硫酸的三個主要步驟是：二氧化硫的制備(硫鐵礦焙燒或硫磺燃燒)、二氧化硫的催化氧化(在接觸室內(nèi)進行)和三氧化硫的吸收(用濃硫酸吸收)。

3.答案：硫化亞鐵(FeS?)

解析：工業(yè)制硫酸過程中，硫鐵礦的主要成分是硫化亞鐵(FeS?)，也稱為黃鐵礦。它是自然界中最常見的含硫礦物，也是工業(yè)制硫酸的主要原料之一。

4.答案：2SO?+O??2SO?

解析：工業(yè)制硫酸過程中，二氧化硫催化氧化的化學(xué)方程式為：2SO?+O??2SO?。這個反應(yīng)在五氧化二釩催化劑的作用下，在400-500℃的溫度下進行。

5.答案：SO?+H?SO?→H?S?O?

解析：工業(yè)制硫酸過程中，三氧化硫與濃硫酸反應(yīng)生成發(fā)煙硫酸，化學(xué)方程式為：SO?+H?SO?→H?S?O?(焦硫酸)。發(fā)煙硫酸是溶解了三氧化硫的硫酸，常用于某些特殊的工業(yè)應(yīng)用。

五、簡答題

1.答案：

工業(yè)制硫酸的完整工藝流程包括以下幾個步驟：

(1)原料準備：將硫鐵礦(FeS?)、硫磺(S)或石膏(CaSO?·2H?O)等原料破碎、篩分，確保適宜的粒度。

(2)二氧化硫制備：將硫鐵礦在沸騰爐中焙燒，或硫磺在燃燒爐中燃燒，生成二氧化硫氣體。

-硫鐵礦焙燒：4FeS?+11O?→2Fe?O?+8SO?

-硫磺燃燒：S+O?→SO?

(3)氣體凈化：將含有二氧化硫的氣體進行除塵、干燥和脫砷等處理，去除雜質(zhì)，保護后續(xù)設(shè)備和催化劑。

(4)二氧化硫催化氧化：將凈化后的二氧化硫和氧氣混合氣體在接觸室內(nèi)，通過五氧化二釩催化劑的作用，催化氧化為三氧化硫。

-反應(yīng)式：2SO?+O??2SO?

(5)三氧化硫吸收：將三氧化硫氣體在吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收，生成硫酸或發(fā)煙硫酸。

-反應(yīng)式：SO?+H?SO?→H?S?O?(發(fā)煙硫酸)

-H?S?O?+H?O→2H?SO?(稀釋為商品硫酸)

(6)產(chǎn)品處理：根據(jù)需要調(diào)整硫酸濃度，進行儲存和運輸。

每個步驟的主要作用：

-原料準備：確保原料粒度適宜，提高反應(yīng)效率。

-二氧化硫制備：將含硫原料轉(zhuǎn)化為二氧化硫，為后續(xù)反應(yīng)提供原料。

-氣體凈化：去除雜質(zhì)，保護設(shè)備和催化劑，延長使用壽命。

-二氧化硫催化氧化：將二氧化硫氧化為三氧化硫，是制硫酸的核心步驟。

-三氧化硫吸收：將三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸產(chǎn)品，完成整個生產(chǎn)過程。

-產(chǎn)品處理：調(diào)整產(chǎn)品規(guī)格，滿足不同用途需求。

2.答案：

工業(yè)制硫酸過程中，三氧化硫不能直接用水吸收，而要用濃硫酸吸收的原因主要有以下幾點：

(1)避免酸霧形成：三氧化硫與水反應(yīng)會放出大量熱量，SO?+H?O→H?SO?+熱量。如果直接用水吸收，局部溫度過高會導(dǎo)致水蒸氣形成酸霧，阻礙進一步吸收，降低吸收效率。而濃硫酸的沸點高，可以吸收反應(yīng)熱，避免酸霧形成。

(2)提高吸收效率：98.3%的