Question

5．二氧化硫是硫的重要化合物，在生產、生活中有廣泛應用．二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要氣體．無論是實驗室制備還是工業生產，二氧化硫尾氣吸收或煙氣脫硫都非常重要．
完成下列填空：
I．某工廠廢氣中含有S0₂，可將S0₂轉化為（NH₄）₂SO₄而除去．其過程為：將廢氣經初步處理，使其中0₂的體積分數為lO%（這時SO₂的體積分數為0.2%），并在400℃時以5m³/h的速率通過V₂0₅觸媒層，然后與流量為25L/h的NH₃混合，再噴入流量為290g/h的冷水，此時氣體溫度迅速從400℃下降至200℃，在結晶裝置中得到（NH₄）₂SO₄晶體．據此回答下列問題：
（1）按反應中的理論值，S0₂和0₂的物質的量之比為2：1，該資料中廢氣中SO₂與O₂的物質的量之比為1：50，原因是增大0₂的濃度，有利于平衡向生成S0₃的方向移動，提高S0₂的轉化率．
（2）進行冷卻的原因是降溫有利于生成（NH₄）₂S0₄，高溫時（NH₄）₂S0₄會分解．
（3）有資料報道：“最近研制出一種性能優越的催化劑，可以將SO₂全部催化氧化為SO₃這種資料報道可信嗎？不可信（填“可信”或“不可信”），其理由是S0₂與0₂的反應是可逆反應，催化劑不能使化學平衡發生移動，故不可能使S0₂全部轉化為S0₃．
（4）如果將S0₂全部轉化為S0₃，SO₃又全部轉化成（NH₄）₂SO₄，則按題給數據計算，NH₃的每小時通入量至少應是20 L，由此可得出上述過程NH₃的利用率為80%．
Ⅱ．在煙氣脫硫的過程中，所用的石灰石漿液在進入脫硫裝置前，需通一段時間的二氧化碳，以增加其脫硫效率；脫硫時控制漿液的pH值，此時漿液含有的亞硫酸氫鈣可以被氧氣快速氧化生成硫酸鈣．
（5）二氧化碳與石灰石漿液反應得到的產物為Ca（HC0₃）₂或碳酸氫鈣．
（6）亞硫酸氫鈣被足量氧氣氧化生成硫酸鈣的化學方程式：Ca（HS0₃）₂+0₂=CaS0₄+H₂S0₄．

Answer 1

分析 （1）依據平衡移動原理，增大一種反應物用量可以提高另一種反應物轉化率，據此解答；
（2）依據銨鹽的不穩定性，結合題意：有利于（NH₄）₂S0₄的生成；
（3）催化劑不能引起平衡移動，結合可逆反應不能進行到底的特點解答；
（4）廢氣中每小時排放S0₂為：1000 L/m³×5 m³/h×0.2%=10 L/h，氨氣與S0₂氣體的速度比值為：v（NH₃）：v（S0₂）=2：1，NH₃的每小時通入量至少應是20 L，NH₃的利用率為20÷25=0.8即80%；
（5）碳酸鈣與二氧化碳和水反應生成碳酸氫鈣；
（6）亞硫酸氫鈣具有還原性，可被氧化為硫酸鈣．

解答 解：（1）廢氣中含S0₂：0.2%，0₂：10%（體積分數），則相當于體積比2：100．即1：50，根據化學平衡移動原理，過量的0₂可以提高SO₂的轉化率，采用這樣比值增大O₂的濃度，提高了SO₂的轉化率；
故答案為：增大0₂的濃度，有利于平衡向生成S0₃的方向移動，提高S0₂的轉化率；
（2）依據題意可知，低溫有利于生成硫酸銨，且硫酸銨為銨鹽，具有不穩定性，受熱易分解；
故答案為：（NH₄）₂S0₄在溫度高時會分解并且有利于（NH₄）₂S0₄的生成；
（3）催化劑只能改變化學反應速率，不能使化學平衡發生移動；
故答案為：不科學；S0₂與0₂的反應是可逆反應，催化劑不能使化學平衡發生移動，故不可能使S0₂全部轉化為S0₃；
（4）廢氣中每小時排放S0₂為：1000 L/m³×5 m³/h×0.2%=10 L/h，氨氣與S0₂氣體的速度比值為：v（NH₃）：v（S0₂）=2：1，NH₃的每小時通入量至少應是20 L，NH₃的利用率為20÷25=0.8即80%；
故答案為：20； 80%；
（5）碳酸鈣與二氧化碳和水反應生成碳酸氫鈣；
故答案為：Ca（HC0₃）₂或碳酸氫鈣；
（6）亞硫酸氫鈣具有還原性，可被氧化為硫酸鈣，方程式：Ca（HS0₃）₂+0₂=CaS0₄+H₂S0₄；
故答案為：Ca（HS0₃）₂+0₂=CaS0₄+H₂S0₄．

點評 本題通過煤燃燒的脫硫過程考查了方程式書寫、化學平衡影響因素、有關計算，題目難度中等，掌握二氧化硫的性質是解題關鍵．