Question

16．某廠使用的燃料為含S約4%～7%（質量分數）的褐煤，為除去煙氣中的SO₂，化害為利，采用以下工藝流程：

（1）吸收過程中可能產生的物質為（NH₄）₂SO₃、NH₄HSO₃；
（2）調節pH使用的試劑為液氨，寫出反應的離子方程式NH₃+HSO₃^-=NH₄⁺+SO₃^2-；
（3）試劑A可能是c（填編號）：
     a．硝酸    b．濃硫酸      c．空氣
     若以氧氣為氧化劑，寫出反應的化學方程式2（NH₄）₂SO₃+O₂=2（NH₄）₂SO₄；
（4）煙氣的溫度很高，經過熱交換后溶液中即有部分晶體析出，主要原因是溶液受熱蒸發，飽和后溶質結晶，從化工生產三原則的
     角度分析這一工序在該工業生產中的目的節能；
（5）指出該工藝流程產品的一項用途化肥；
（6）用上述工藝可以去除煙氣中98%的SO₂，該廠消耗上述褐煤10噸最多可制得產品2.83噸．

Answer 1

分析 除塵煙氣主要成分為二氧化硫，二氧化硫中+4價硫具有還原性，能被氧化劑氧化成三氧化硫，試劑A最佳選擇為氧氣，因氧氣是空氣的組成，原料充足，且使用成本低，符合工業生產的需要，進行熱交換，便于氨水吸收，氨水和二氧化硫反應生成亞硫酸氫銨，使用液氨調節pH，NH₃+HSO₃^-=NH₄⁺+SO₃^2-，經過A氧化，生成硫酸銨，經過熱交換，蒸發得到硫酸銨晶體．
（1）二氧化硫和氨氣和水反應生成亞硫酸銨、亞硫酸氫銨；
（2）調節pH使用的試劑為液氨，氨氣呈堿性，氨氣和亞硫酸氫根離子反應生成正鹽；
（3）工業生產原料需豐富，且使用成本低廉；以氧氣為氧化劑，能將+4價的硫氧化成+6價；
（4）煙氣的溫度很高，經過熱交換后，溶劑蒸發，溶液變過飽和溶液析出溶質；通過熱交換，充分利用熱能，達到節能的效果；
（5）含氮的鹽可作氮肥；
（6）褐煤中的硫含S最高為7%（質量分數），產生的二氧化硫98%被吸收，根據硫元素守恒n（SO₂）=n[（NH₄）₂SO₄）]解答．

解答 解：除塵煙氣主要成分為二氧化硫，二氧化硫中+4價硫具有還原性，能被氧化劑氧化成三氧化硫，試劑A最佳選擇為氧氣，因氧氣是空氣的組成，原料充足，且使用成本低，符合工業生產的需要，進行熱交換，便于氨水吸收，氨水和二氧化硫反應生成亞硫酸氫銨，使用液氨調節pH，NH₃+HSO₃^-=NH₄⁺+SO₃^2-，經過A氧化，生成硫酸銨，經過熱交換，蒸發得到硫酸銨晶體．
（1）二氧化硫為酸性氧化物，氨氣為堿性氣體，吸收過程中可能發生：2NH₃+SO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₃、NH₃+SO₂+H₂O=NH₄HSO₃，所以吸收過程中可能產生的物質為：（NH₄）₂SO₃、NH₄HSO₃，
故答案為：（NH₄）₂SO₃、NH₄HSO₃；
（2）氨氣呈堿性，氨氣和亞硫酸氫根離子反應：NH₃+HSO₃^-=NH₄⁺+SO₃^2-，故答案為：NH₃+HSO₃^-=NH₄⁺+SO₃^2-；
（3）經過A氧化，生成硫酸銨，需選擇氧化劑，因氧氣是空氣的組成，原料充足，且使用成本低，符合工業生產的需要，以氧氣為氧化劑，亞硫酸銨和氧氣反應2（NH₄）₂SO₃+O₂=2（NH₄）₂SO₄，生成硫酸銨，
故答案為：C；2（NH₄）₂SO₃+O₂=2（NH₄）₂SO₄；
（4）煙氣的溫度很高，經過熱交換后溶劑蒸發，溶液變過飽和溶液，飽和后溶質結晶，通過熱交換，充分利用熱能，
故答案為：溶液受熱蒸發，飽和后溶質結晶；節能；
（5）硫酸銨為含氮元素的鹽，可作植物生成的化肥，故答案為：化肥；
（6）褐煤中的硫含S最高為7%（質量分數），褐煤10噸可以去除煙氣中98%的SO₂，則被除去的二氧化硫的物質的量為n（S）=n（SO₂）=$\frac{10×1{0}^{6}×7%×98%g}{32g/mol}$，根據硫元素守恒n（SO₂）=n[（NH₄）₂SO₄）]=$\frac{10×1{0}^{6}×7%×98%g}{32g/mol}$，最多可制得產品=$\frac{10×1{0}^{6}×7%×98%g}{32g/mol}$×132g/mol×10^-6t/g=2.83噸，故答案為：2.83．

點評 本題考查煙氣中的SO₂的處理，掌握二氧化硫、氨氣的性質是解答本題的關鍵，較好的考查學生分析問題、解決問題的能力，注意根據守恒思想解答（6），題目難度中等．