Question

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

請回答下列問題：
（1）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
（2）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

 

．
（3）如果進入接觸室的混合氣（含SO₂體積分數為7%、O₂為ll%、N₂為82%）中SO₂平衡轉化率與溫度及壓強的關系如圖2所示．在實際生產中，SO₂催化氧化反應的條件選擇常壓和450℃，而沒有選擇SO₂轉化率更高的B或C點對應的反應條件，其原因分別是

 

；

 

．
（4）為使硫黃充分燃燒，經流量計l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l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），
（5）工業對硫酸廠尾氣的處理方法一般是

 

．

Answer 1

考點：工業制取硫酸

專題：元素及其化合物,化學應用

分析：（1）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；
（2）充分利用能量，應安裝熱交換器，吸引塔中填充許多瓷管，增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面；
（3）從溫度、壓強對SO₂的轉化率進行分析；
（4）假設SO₂的體積為x，經流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%，則流量計1中通入氧氣的體積為1.5x，經流量計2的氧氣量為接觸室中SO₂完全氧化時理論需氧量的2.5倍，則流量計2中通入氧氣的體積為2.5×0.5x=1.25x，則流量計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；燃燒室剩余空氣6.5x，接觸室剩余空氣6.25x-0.5×0.95x=5.775x，剩余SO₂0.05x，故b管尾氣中SO₂的體積分數=

V(SO 2)

V(總)

，據此分析解答；
（5）二氧化硫是酸性氧化物，可用堿性物質氨水來處理；

解答： 解：（1）A、橡膠硫化所用到的為單質硫，故A錯誤；
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，磺化反應就是與硫酸發生的取代反應，故B正確；
C、鉛蓄電池中需要用到硫酸作電解質溶液，故C正確；
D、過磷酸鈣的制取過程中需要濃硫酸和磷礦石，故D正確；
故選：BCD；
（2）充分利用能量，應安裝熱交換器，吸引塔中填充許多瓷管，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；增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面，有利于三氧化硫的吸收；
（3）由圖2可知，不選B點，壓強越大對設備的投資越大，消耗的動能大，SO₂的轉化率在1個大氣壓時，已經很高了，再提高壓強SO₂的轉化率提高不大；不選C點，因為C點溫度低，SO₂的轉化率雖然很高，但是催化劑的催化效率降低，450℃時催化劑的催化效率最高，所以選擇A點，不選擇C點；
故答案為：不選B點，壓強越大對設備的投資越大，消耗的動能大，SO₂的轉化率在1個大氣壓時，已經很高了，再提高壓強SO₂的轉化率提高不大；不選C點，因為C點溫度低，SO₂的轉化率雖然很高，但是催化劑的催化效率降低，450℃時催化劑的催化效率最高，所以選擇A點，不選擇C點；
（4）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?2SO₃，則流量計2中通入氧氣的體積為2.5×0.5x=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-0.5×0.95x=5.775x，剩余SO₂0.05x，故b管尾氣中SO₂的體積分數為

0.05x

6.5x+5.775x+0.05x

=0.39%；
故答案為：6：5；0.39%；
（5）硫酸工業的尾氣中含有二氧化硫，二氧化硫是酸性氧化物，可用堿性物質氨水來處理，故答案為：用氨水來吸收；

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．