2025年工业制硫酸试题及答案

2025年工业制硫酸试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.工业上生产硫酸的主要原料是：

A.硫化铁

B.硫化氢

C.二氧化硫

D.硫磺

2.工业制硫酸的第一步是：

A.硫的燃烧

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.在工业制硫酸过程中，二氧化硫催化氧化的催化剂是：

A.五氧化二钒

B.二氧化锰

C.氧化铁

D.氧化铝

4.工业制硫酸中，二氧化硫催化氧化的适宜温度是：

A.300-400℃

B.400-500℃

C.500-600℃

D.600-700℃

5.在工业制硫酸过程中，三氧化硫的吸收剂是：

A.水

B.浓硫酸

C.氢氧化钠溶液

D.氨水

6.工业制硫酸过程中，硫铁矿焙烧的主要产物是：

A.二氧化硫和氧化铁

B.三氧化硫和氧化铁

C.二氧化硫和硫酸铁

D.三氧化硫和硫酸铁

7.在工业制硫酸过程中，提高二氧化硫转化率的方法是：

A.降低温度

B.提高温度

C.增加压力

D.使用过量的氧气

8.工业制硫酸过程中，吸收三氧化硫的设备是：

A.沸腾炉

B.接触室

C.吸收塔

D.转化器

9.工业制硫酸过程中，硫铁矿焙烧的适宜温度是：

A.500-600℃

B.600-700℃

C.700-800℃

D.800-900℃

10.工业制硫酸过程中，接触室内的主要反应是：

A.S+O₂→SO₂

B.2SO₂+O₂⇌2SO₃

C.SO₃+H₂O→H₂SO₄

D.FeS₂+O₂→Fe₂O₃+SO₂

二、判断题（每题2分，共10分）

1.工业制硫酸过程中，二氧化硫催化氧化是放热反应，因此温度越高越好。（）

2.工业制硫酸过程中，三氧化硫可以直接用水吸收生成硫酸。（）

3.工业制硫酸过程中，硫铁矿焙烧时需要通入过量的空气。（）

4.工业制硫酸过程中，接触室内的催化剂五氧化二钒在反应过程中会消耗。（）

5.工业制硫酸过程中，提高压力可以提高二氧化硫的转化率。（）

三、多项选择题（每题2分，共4分）

1.工业制硫酸过程中，影响二氧化硫催化氧化速率的因素有：

A.温度

B.压力

C.催化剂

D.反应物浓度

2.工业制硫酸过程中，可以用于吸收三氧化硫的物质有：

A.水

B.浓硫酸

C.氢氧化钠溶液

D.氨水

四、填空题（每题2分，共10分）

1.工业制硫酸的主要原料有硫铁矿、________和________。

2.工业制硫酸的三个主要步骤是：________的制备、________的催化氧化和________的吸收。

3.工业制硫酸过程中，硫铁矿的主要成分是________。

4.工业制硫酸过程中，二氧化硫催化氧化的化学方程式为________。

5.工业制硫酸过程中，三氧化硫与浓硫酸反应生成发烟硫酸，化学方程式为________。

五、简答题（每题5分，共10分）

1.简述工业制硫酸的完整工艺流程，并说明每个步骤的主要作用。

2.工业制硫酸过程中，为什么三氧化硫不能直接用水吸收，而要用浓硫酸吸收？

参考答案及解析

一、单项选择题

1.答案：D

解析：工业上生产硫酸的主要原料有硫铁矿(FeS₂)、硫磺(S)和石膏(CaSO₄·2H₂O)等，其中硫磺是最常用的原料，因为它纯度高，燃烧完全，产生的二氧化硫浓度高，有利于后续反应。

2.答案：A

解析：工业制硫酸的第一步是硫的燃烧，即S+O₂→SO₂，生成二氧化硫气体。这是制硫酸的起始步骤，为后续的催化氧化提供原料。

3.答案：A

解析：在工业制硫酸过程中，二氧化硫催化氧化的催化剂是五氧化二钒(V₂O₅)。这种催化剂具有高活性、高选择性和良好的稳定性，能够在适宜的温度范围内高效催化二氧化硫氧化为三氧化硫。

4.答案：B

解析：工业制硫酸中，二氧化硫催化氧化的适宜温度是400-500℃。在这个温度范围内，催化剂活性高，反应速率快，同时平衡转化率也较高。温度过低反应速率慢，温度过高催化剂容易失活且平衡转化率降低。

5.答案：B

解析：在工业制硫酸过程中，三氧化硫的吸收剂是浓硫酸(98.3%的硫酸)。用水吸收三氧化硫会形成酸雾，影响吸收效率，而用浓硫酸吸收可以避免酸雾的形成，提高吸收效率。

6.答案：A

解析：工业制硫酸中，硫铁矿焙烧的主要产物是二氧化硫和氧化铁，反应式为：4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂。这是制硫酸的第一步，目的是将硫铁矿中的硫转化为二氧化硫。

7.答案：D

解析：在工业制硫酸过程中，提高二氧化硫转化率的方法是使用过量的氧气。根据勒夏特列原理，增加反应物(氧气)的浓度可以使平衡向生成物(三氧化硫)的方向移动，从而提高转化率。

8.答案：C

解析：工业制硫酸过程中，吸收三氧化硫的设备是吸收塔。在吸收塔中，三氧化硫气体与浓硫酸逆流接触，被吸收转化为硫酸。

9.答案：D

解析：工业制硫酸过程中，硫铁矿焙烧的适宜温度是800-900℃。在这个温度范围内，硫铁矿能够充分燃烧，生成高浓度的二氧化硫，同时氧化铁也能形成稳定的结构。

10.答案：B

解析：工业制硫酸过程中，接触室内的主要反应是二氧化硫的催化氧化，反应式为：2SO₂+O₂⇌2SO₃。这个反应是可逆的放热反应，在催化剂五氧化二钒的存在下进行。

二、判断题

1.答案：×

解析：工业制硫酸过程中，二氧化硫催化氧化是放热反应，根据勒夏特列原理，降低温度有利于提高平衡转化率。但温度过低会降低反应速率，因此需要选择适宜的温度(400-500℃)来平衡反应速率和转化率，而不是温度越高越好。

2.答案：×

解析：工业制硫酸过程中，三氧化硫不能直接用水吸收。因为三氧化硫与水反应会放出大量热量，形成酸雾，阻碍进一步吸收，降低吸收效率。工业上使用98.3%的浓硫酸作为吸收剂，可以避免酸雾的形成。

3.答案：√

解析：工业制硫酸过程中，硫铁矿焙烧时需要通入过量的空气。过量的空气可以确保硫铁矿完全燃烧，生成高浓度的二氧化硫，同时带走热量，控制反应温度。

4.答案：×

解析：工业制硫酸过程中，接触室内的催化剂五氧化二钒在反应过程中不会被消耗。五氧化二钒作为催化剂，只参与反应过程但不被消耗，可以长期使用。

5.答案：√

解析：工业制硫酸过程中，提高压力可以提高二氧化硫的转化率。根据勒夏特列原理，增加压力会使平衡向气体体积减小的方向移动，即向生成三氧化硫的方向移动，从而提高转化率。但实际工业生产中，由于反应前后气体体积变化不大，且加压会增加设备成本和能耗，所以通常在常压下进行。

三、多项选择题

1.答案：ABCD

解析：工业制硫酸过程中，影响二氧化硫催化氧化速率的因素有：

-温度：温度升高，反应速率加快，但过高会使催化剂失活且降低平衡转化率。

-压力：增加压力可以提高反应速率和平衡转化率，但实际生产中通常在常压下进行。

-催化剂：催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率。

-反应物浓度：增加二氧化硫或氧气的浓度可以提高反应速率和平衡转化率。

2.答案：BD

解析：工业制硫酸过程中，可以用于吸收三氧化硫的物质有：

-浓硫酸(98.3%)：工业上主要使用浓硫酸作为吸收剂，可以避免酸雾的形成，提高吸收效率。

-氨水：可以用来吸收三氧化硫生成硫酸铵，用于生产化肥。

水不能直接用来吸收三氧化硫，因为会形成酸雾；氢氧化钠溶液虽然可以吸收三氧化硫，但会生成硫酸钠，不是工业制硫酸的常规方法。

四、填空题

1.答案：硫磺、石膏

解析：工业制硫酸的主要原料有硫铁矿(FeS₂)、硫磺(S)和石膏(CaSO₄·2H₂O)等。硫铁矿是最常用的原料，硫磺因其纯度高、燃烧完全而受欢迎，石膏则是硫铁矿资源不足时的替代原料。

2.答案：二氧化硫、二氧化硫、三氧化硫

解析：工业制硫酸的三个主要步骤是：二氧化硫的制备(硫铁矿焙烧或硫磺燃烧)、二氧化硫的催化氧化(在接触室内进行)和三氧化硫的吸收(用浓硫酸吸收)。

3.答案：硫化亚铁(FeS₂)

解析：工业制硫酸过程中，硫铁矿的主要成分是硫化亚铁(FeS₂)，也称为黄铁矿。它是自然界中最常见的含硫矿物，也是工业制硫酸的主要原料之一。

4.答案：2SO₂+O₂⇌2SO₃

解析：工业制硫酸过程中，二氧化硫催化氧化的化学方程式为：2SO₂+O₂⇌2SO₃。这个反应在五氧化二钒催化剂的作用下，在400-500℃的温度下进行。

5.答案：SO₃+H₂SO₄→H₂S₂O₇

解析：工业制硫酸过程中，三氧化硫与浓硫酸反应生成发烟硫酸，化学方程式为：SO₃+H₂SO₄→H₂S₂O₇(焦硫酸)。发烟硫酸是溶解了三氧化硫的硫酸，常用于某些特殊的工业应用。

五、简答题

1.答案：

工业制硫酸的完整工艺流程包括以下几个步骤：

(1)原料准备：将硫铁矿(FeS₂)、硫磺(S)或石膏(CaSO₄·2H₂O)等原料破碎、筛分，确保适宜的粒度。

(2)二氧化硫制备：将硫铁矿在沸腾炉中焙烧，或硫磺在燃烧炉中燃烧，生成二氧化硫气体。

-硫铁矿焙烧：4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂

-硫磺燃烧：S+O₂→SO₂

(3)气体净化：将含有二氧化硫的气体进行除尘、干燥和脱砷等处理，去除杂质，保护后续设备和催化剂。

(4)二氧化硫催化氧化：将净化后的二氧化硫和氧气混合气体在接触室内，通过五氧化二钒催化剂的作用，催化氧化为三氧化硫。

-反应式：2SO₂+O₂⇌2SO₃

(5)三氧化硫吸收：将三氧化硫气体在吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收，生成硫酸或发烟硫酸。

-反应式：SO₃+H₂SO₄→H₂S₂O₇(发烟硫酸)

-H₂S₂O₇+H₂O→2H₂SO₄(稀释为商品硫酸)

(6)产品处理：根据需要调整硫酸浓度，进行储存和运输。

每个步骤的主要作用：

-原料准备：确保原料粒度适宜，提高反应效率。

-二氧化硫制备：将含硫原料转化为二氧化硫，为后续反应提供原料。

-气体净化：去除杂质，保护设备和催化剂，延长使用寿命。

-二氧化硫催化氧化：将二氧化硫氧化为三氧化硫，是制硫酸的核心步骤。

-三氧化硫吸收：将三氧化硫转化为硫酸产品，完成整个生产过程。

-产品处理：调整产品规格，满足不同用途需求。

2.答案：

工业制硫酸过程中，三氧化硫不能直接用水吸收，而要用浓硫酸吸收的原因主要有以下几点：

(1)避免酸雾形成：三氧化硫与水反应会放出大量热量，SO₃+H₂O→H₂SO₄+热量。如果直接用水吸收，局部温度过高会导致水蒸气形成酸雾，阻碍进一步吸收，降低吸收效率。而浓硫酸的沸点高，可以吸收反应热，避免酸雾形成。

(2)提高吸收效率：98.3%的