Question

2012年硫酸工業污染物排放標準中二氧化硫在尾氣中的含量不得超過0.05mg/m³，可見硫酸工業生產既要考慮經濟效益，也要考慮社會效益．
（1）在用硫鐵礦生產硫酸的過程中，與之無關的設備是

 

a．吸收塔   b．接觸室  c．沸騰爐  d．氧化爐
（2）為了提高SO₂轉化為SO₃的質量分數，工業上常使用適當過量的空氣，這樣從接觸室導出的氣體的成分是

 

．
（3）在硫酸工業中，常用濃H₂SO₄而不用水吸收SO₃是因為

 

； 為了消除硫酸廠尾氣排放對環境污染，常用氨水吸收SO₂，化學方程式為

 

．
（4）催化氧化的原料氣成分（體積分數）為：SO₂  8%，O₂ 11%，N₂ 82%．壓強及溫度對SO₂轉化率的影響如下：

	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

工業上，二氧化硫催化氧化過程采用的是常壓而不是高壓，主要原因是

 

．分析上表數據可知，二氧化硫的催化氧化是放熱反應，理由是

 

．
（5）接觸法制硫酸的過程中，已知進入接觸室的氣體體積組成是：SO₂占8%、N₂占81%、O₂占11%，在一定溫度下，反應達到平衡后總體積變為原來的96.5%，則SO₂轉化為SO₃的百分率為

 

．該溫度條件下的平衡常數是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,化學平衡的調控作用,化學平衡的計算,常見的生活環境的污染及治理

專題：化學平衡專題

分析：（1）工業制硫酸的過程是硫鐵礦石在沸騰爐中燃燒生成二氧化硫，二氧化硫在接觸室中氧化為三氧化硫，三氧化硫在吸收塔中被濃硫酸吸收生成硫酸；
（2）二氧化硫被空氣氧化為三氧化硫是可逆反應；
（3）在吸收塔中用水吸收三氧化硫，反應放熱易形成酸霧阻止對三氧化硫的吸收；
（4）根據數據進行判斷，常壓時SO₂的轉化率已經很大；
（5）假定反應前氣體的體積為100，則SO₂的體積為8、N₂的體積為81、O₂的體積為11，經過催化氧化反應掉氧氣的體積為x，反應平衡后混合氣體的體積為8-2x+11-x+2x+81=96.5，解得x=3.5，以此計算SO₂轉化及K．

解答： 解：（1）工業制硫酸的過程是硫鐵礦石在沸騰爐中燃燒生成二氧化硫，二氧化硫在接觸室中氧化為三氧化硫，三氧化硫在吸收塔中被濃硫酸吸收生成硫酸，故與之無關的設備是氧化爐，
故答案為：d；
（2）二氧化硫被空氣氧化為三氧化硫是可逆反應，因此從接觸室中導出的氣體是SO₃、O₂、SO₂、N₂，
故答案為：SO₃、O₂、SO₂、N₂；
（3）吸收塔中SO₃如果用水吸收，發生反應：SO₃+H₂O═H₂SO₄，該反應為放熱反應，放出的熱量易導致酸霧形成，阻隔在三氧化硫和水之間，阻礙水對三氧化硫的吸收；而濃硫酸的沸點高，難以氣化，不會形成酸霧，同時三氧化硫易溶于濃硫酸，所以工業上從吸收塔頂部噴灑濃硫酸作吸收液，最終得到“發煙”硫酸．二氧化硫與氨氣反應生成亞硫酸銨，方程式為：SO₂+2NH₃+H₂O═（NH₄）₂SO₃，
故答案為：用水吸收易形成酸霧，阻礙SO₃再吸收；SO₂+2NH₃+H₂O═（NH₄）₂SO₃；
（4）由表中數據可知：常壓時SO₂的轉化率已經很大，增大壓強會增加動力成本和設備成本．由表中數據可知：壓強一定時，隨著溫度的升高，轉化率減小，
故答案為：常壓時SO₂的轉化率已經很大，增大壓強會增加動力成本和設備成本；壓強一定時，溫度升高SO₂轉化率下降；
（2）設總體積為100，則SO₂的體積為8、N₂的體積為81、O₂的體積為11，經過催化氧化反應掉二氧化硫的體積為x，則
    2SO₂ +O₂=2SO₃
初始 8     11    0
轉化 x    0.5x   x
平衡8-x 11-0.5x  x 

8-x+11-0.5x+x+81

100

=96.5%，x=7
轉化率=

7

8

×100%=87.5%．
K=

7×7

1×1×7.5

=6.53，
故答案為：87.5%；6.53．

點評：本題考查工業接觸法制硫酸的原理及相關計算，難度中等．