Question

18．某磷肥廠利用某磷礦石[Ca₃（PO₄）₂]制取磷肥并綜合利用副產物生產水泥的工藝流程如圖：

（1）將磷礦石制成磷肥的目的是將難溶于水的Ca₃（PO₄）₂轉化為易溶于水的Ca（H₂PO₄）₂，便于植物吸收，有關的化學方程式為Ca₃（PO₄）₂+2H₂SO₄=2CaSO₄+Ca（H₂PO₄）₂．
（2）在該工藝流程中高硫煤粉不需要脫硫，理由是S與O₂反應產生的SO₂可用于生產H₂SO₄而循環使用．
（3）水泥屬于B材料．（填“A”或者“B”：A．新型無機非金屬材料  B．傳統無機非金屬材料）
（4）工業生產硫酸過程中，SO₂在接觸室中被催化氧化為SO₃，已知該反應為放熱反應．現將2mol SO₂、1mol O₂充入體積為2L的密閉容器中充分反應，放出熱量98.3kJ，此時測得SO₂的物質的量為1mol．則該熱化學方程式為2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol，平衡常數K為4
（5）工業上用接觸法制硫酸，最后的產品是98%的硫酸或組成為2H₂SO₄•SO₃的發煙硫酸（H₂SO₄和H₂SO₄•SO₃的混合物，其中SO₃的質量分數約為29%）．若98%的濃硫酸可表示為SO₃•aH₂O，含SO₃29%的發煙硫酸可表示為bSO₃•H₂O，則a=$\frac{10}{9}$，b=$\frac{3}{2}$．

Answer 1

分析 （1）磷礦石不溶于水，不利于植物吸收，而磷肥的主要成份Ca（H₂PO₄）₂，易溶于水，被植物吸收；
（2）高硫煤粉燃燒產生的二氧化硫，在粉塵作催化劑作用可將其氧化生成三氧化硫，而生成硫酸；
（3）水泥的主要成份是硅酸鹽；
（4）此時測得SO₂的物質的量為1mol，反應消耗1mol的二氧化硫放出熱量為：98.3kJ，所以熱化學方程式為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6 kJ/mol；根據三行式來求平衡時各組分的濃度，然后代入平衡常數表達式計算求解；
（5）根據題意，98%硫酸可表示為SO₃•aH₂O，通過整理即為H₂SO₄•（a-1）H₂O，由該溶液中H₂SO₄（溶質）與H₂O（溶劑）的質量關系可得：98：18（a-1）=98%：（1-98%），解出a即可；同理，29%發煙硫酸可表示為H₂O•bSO₃，通過整理即為：H₂SO₄•（b-1）SO₃，根據29%發煙硫酸中H₂SO₄和SO₃的質量關系可得：98：80（b-1）=（1-29%）：29%，解出b即可．

解答 解：（1）磷礦石不溶于水，不利于植物吸收，而磷肥的主要成份Ca（H₂PO₄）₂，易溶于水，被植物吸收，反應方程式為：Ca₃（PO₄）₂+2H₂SO₄=2CaSO₄+Ca（H₂PO₄）₂，故答案為：將難溶于水的Ca₃（PO₄）₂ 轉化為易溶于水的Ca（H₂PO₄）₂，便于植物吸收；Ca₃（PO₄）₂+2H₂SO₄=2CaSO₄+Ca（H₂PO₄）₂；
（2）高硫煤粉燃燒產生的二氧化硫，在粉塵作催化劑作用可將其氧化生成三氧化硫，而生成硫酸，所以可以有效得用，故答案為：S與O₂反應產生的SO₂可用于生產H₂SO₄而循環使用；
（3）水泥的主要成份是硅酸鹽，是傳統無機非金屬材料，故選：B；
（4）此時測得SO₂的物質的量為1mol，反應消耗1mol的二氧化硫放出熱量為：98.3kJ，所以熱化學方程式為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6 kJ/mol；
         2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
初起濃度：1      0.5        0
變化濃度：0.5    0.25       0.5
平衡濃度：0.5    0.25       0.5
所以K=$\frac{0.5{\;}^{2}}{0．{5}^{2}×0.25}$=4，故答案為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6 kJ/mol；4；
（5）根據題意，98%硫酸可表示為SO₃•aH₂O，通過整理即為H₂SO₄•（a-1）H₂O，由該溶液中H₂SO₄（溶質）與H₂O（溶劑）的質量關系可得：98：18（a-1）=98%：（1-98%），解出a為$\frac{10}{9}$，同理，29%發煙硫酸可表示為H₂O•bSO₃，通過整理即為：H₂SO₄•（b-1）SO₃，根據29%發煙硫酸中H₂SO₄和SO₃的質量關系可得：98：80（b-1）=（1-29%）：29%，解出b=$\frac{3}{2}$，故答案為：$\frac{10}{9}$；$\frac{3}{2}$．

點評 本題的綜合性很強，涉及的知識點較多，有一定的難度，特別第（5）題計算時，恰當的對數據進行處理，計算起來才能較為簡便，有一定的難度．