Question

【化學選修2：化學與技術】
（1）火山噴發所產生的硫磺可用于生產重要的化工原料硫酸．某企業用右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為使硫磺充分燃燒，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．產生的廢氣減少       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

考點：工業制取硫酸

專題：氧族元素

分析：（1）①SO₂與O₂的反應為放熱反應，為了充分利用能量，應安裝熱交換器；吸收塔中填充許多瓷管，增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面，有利于三氧化硫的吸收．
②根據反應過程分布計算；
③A、硫鐵礦中鐵的氧化需要消耗O₂；
B、原料選擇與SO₂的轉化率無關；
C、用硫鐵礦為原料產生的廢渣較多，但廢氣量相同；
D、用SO₂制取SO₃的過程中都需要使用催化劑；
（2）A、橡膠硫化所用到的為單質硫；
B、烷基苯磺酸鈉中含有磺酸基，制取過程中需要發生磺化反應；
C、鉛蓄電池中需要用到硫酸和硫酸鉛；
D、過磷酸鈣的制取過程中需要濃硫酸和磷礦石；
（3）CaCO₃高溫分解生成CO₂和CaO，SO₂為酸性氧化物，可以和堿性氧化物CaO反應生成CaSO₃，而CaSO₃易被氧化為CaSO₄．

解答： 解：（1）①SO₂與O₂的反應為放熱反應，為了充分利用能量，應安裝熱交換器；吸收塔中填充許多瓷管，增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面，有利于三氧化硫的吸收，故答案為：熱交換器；使濃H₂SO₄與SO₃充分接觸；
②燃燒室中的反應為S+O₂

點燃  .

SO₂，假設SO₂的體積為x，則流量計1中通入氧氣的體積為1.5x，接觸室中的反應為2SO₂+O₂

催化劑  .

△

2SO₃，則流量計2中通入氧氣的體積為1.25x；流量計1中通入空氣的體積為7.5x，流量計2中通入空氣的體積為6.25x，故流經流量計1和流量計2的空氣體積比應為7.5x：6.25x=6：5；燃燒室剩余空氣6.5x，接觸室剩余空氣6.25x-x=5.775x，剩余SO₂為0.05x，故b管尾氣中SO₂的體積分數為0.41%；SO₂為酸性氧化物，可以用堿液（如氨水）吸收，
故答案為：6：5；0.41%； 用氨水吸收；
③硫鐵礦中鐵的氧化需要消耗O₂，A項正確；原料選擇與SO₂的轉化率無關，B項錯誤；用硫鐵礦為原料產生的廢渣較多，但廢氣量相同，C項錯誤；用SO₂制取SO₃的過程中都需要使用催化劑，D項錯誤，故選：A；
（2）橡膠硫化所用到的為單質硫，A項錯誤；烷基苯磺酸鈉中含有磺酸基，制取過程中需要發生磺化反應，B項正確；鉛蓄電池中需要用到硫酸和硫酸鉛，C項正確；過磷酸鈣的制取過程中需要濃硫酸和磷礦石，D項正確，故選：BCD；
（3）CaCO₃高溫分解生成CO₂和CaO，SO₂為酸性氧化物，可以和堿性氧化物CaO反應生成CaSO₃，而CaSO₃易被氧化為CaSO₄，所以發生反應的化學方程式為：CaCO₃═CaO+CO₂↑   SO₂+CaO═CaSO₃　2CaSO₃+O₂═2CaSO₄，故答案為：CaCO₃═CaO+CO₂↑、SO₂+CaO═CaSO₃、2CaSO₃+O₂═2CaSO₄．

點評：本題是對化學與技術及工業生產的考查，需要學生細讀生產工藝圖中各物質的變化進行解答，把握氨堿法、制備濃硫酸的工藝流程及設備的作用、發生的化學反應為解答的關鍵，題目難度中等．