Question

(1)火山噴發所產生的硫黃可用于生產重要的化工原料硫酸。某企業用下圖所示的工藝流程生產硫酸：

 

請回答下列問題：

①為充分利用反應放出的熱量，接觸室中應安裝________(填設備名稱)。吸收塔中填充有許多瓷管，其作用是___________________________________。

②為使硫黃充分燃燒，經流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%，為提高SO2轉化率，經流量計2的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時理論需氧量的2.5倍，則生產過程中流經流量計1和流量計2的空氣體積比應為________。假設接觸室中SO2的轉化率為95%，b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分數為________(空氣中氧氣的體積分數按0.2計)，該尾氣的處理方法是________。

③與以硫鐵礦為原料的生產工藝相比，該工藝的特點是________(可多選)。

A．耗氧量減少 B．二氧化硫的轉化率提高

C．產生的廢渣減少 D．不需要使用催化劑

(2)硫酸的用途非常廣泛，可應用于下列哪些方面________(可多選)。

A．橡膠的硫化

B．表面活性劑“烷基苯磺酸鈉”的合成

C．鉛蓄電池的生產

D．過磷酸鈣的制備

(3)礦物燃料的燃燒是產生大氣中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入適量的石灰石，可有效減少煤燃燒時SO2的排放，請寫出此脫硫過程中反應的化學方程式________________________。

 

Answer 1

(1)①熱交換器　增加SO3與濃硫酸的接觸面積，有利于SO3的吸收　②1.2　0.004　用氨水吸收　③A、C

(2)B、C、D

(3)CaCO3CaO＋CO2↑；2SO2＋2CaO＋O22CaSO4(或2SO2＋2CaCO3＋O22CaSO4＋2CO2)

【解析】(1)①接觸室中進行的反應為SO2的催化氧化，為放熱反應，使用熱交換器可以充分利用反應放出的熱量，對原料氣進行預熱。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接觸面積。

②S＋O2=SO2參加反應的硫黃為1 mol，則經流量計1通入的氧氣為1.5 mol，反應后氣體總量為1.5 mol×5＝7.5 mol，

2SO2 ＋ O2 2SO3　ΔV

2　　　 1　　　 2　 1

1 mol　0.5 mol

經流量計2通入的氧氣為0.5 mol×2.5＝1.25 mol，則 ＝1.2。反應后氣體總量為7.5 mol＋1.25 mol×5－1 mol×95%× ＝13.275 mol，則尾氣中SO2的體積分數為＝0.004。

硫酸工業中，尾氣SO2用氨水吸收，再用硫酸處理：SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3，(NH4)2SO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O。生成的(NH4)2SO4可作肥料。

③硫鐵礦的含硫成分為FeS2，硫元素被氧化生成SO2的同時，鐵元素也被氧化生成Fe2O3(廢渣)，與硫黃直接燃燒相比，耗氧量增加，產生的廢渣也增加。

(2)橡膠的硫化是采用硫黃；合成烷基苯磺酸鈉需要先合成烷基苯磺酸，而烷基苯磺酸通過烷基苯與濃硫酸的磺化反應生成；鉛蓄電池用硫酸作為電解質溶液；過磷酸鈣通過磷酸鈣與硫酸反應制得。

(3)CaCO3 CaO＋CO2↑

SO2＋CaO CaSO3

2CaSO3＋O2=2CaSO4

CaSO3不穩定，在空氣中容易被氧化成CaSO4。