Question

氨酸法處理冶煉廠制酸尾氣及鼓風爐煙氣中的低  濃度SO₂氣體具有較好的應用前景，符合低碳經濟的要求．氨酸法脫硫的工藝流程及原理如下．

以氨水（20%）為吸收劑，將吸收液在噴淋塔中自塔項噴淋，與煙氣逆流接觸．NH₄HSO₃與氨水發生反應重新生成（NH₄）₂SO₃，從而維持了吸收液的吸收能力．亞硫酸銨被氧化風機鼓入的空氣強制氧化，最終生成硫酸銨：
①NH₃+H₂O=NH₃?H₂O               ②SO₂+2NH₃?H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O
③（NH₄）₂SO₃+SO₂+H₂O=2NH₄HSO₃   ④NH₄HSO₃+NH₃=（NH₄）₂SO₃
⑤（NH₄）₂SO₃+

1

2

O₂=（NH₄）₂SO₄
（1）將吸收液自塔頂噴淋，與煙氣逆流接觸的優點是

 

．
（2）為了提高原料的利用率，很多工業生產采用循環工藝．下列工業生產中，采用循環操作的是

 

（填寫序號）．
①氯堿工業       ②合成氨       ③氨氧化法制硝酸       ④聯合制堿工業
（3）氨酸法處理冶煉廠制酸尾氣及鼓風爐煙氣時未采用循環操作，但其最終產物在生產中可做

 

使用，從而取得良好的經濟效益．在合成氨及硫酸工業中涉及一些可逆反應，下列措施可用勒夏特列原理解釋的有

 

（填寫序號）．
①合成氨工業在高壓下進行；
②硫酸工業的催化氧化在常壓下進行：
⑨合成氨工業及時將氨液化分離；
④硫酸工業凈化后的爐氣中含有過量空氣；
⑤合成氨工業和硫酸工業都用適宜的溫度
（4）處理硫酸工業尾氣的傳統方法是在生成的（NH₄）₂SO₃中加硫酸，請寫出相應的化學反應方程式的化學方程式

 

．和通入空氣氧化相比較，說明哪種方法較好

 

．
（5）有人研究用Na₂SO₃作為治理SO₂污染的一種新方法，該方法的第一步是用Na₂SO₃水溶液吸收SO₂，第二步是加熱吸收溶液，使之重新生成Na₂SO₃，同時得到含高濃度SO₂的水蒸氣副產品．這種尾氣處理方法與在生成的（NH₄）₂SO₃中加硫酸相比的優點是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：以氨水（20%）為吸收劑，將吸收液在噴淋塔中自塔項噴淋，與煙氣逆流接觸．NH₄HSO₃與氨水發生反應重新生成（NH₄）₂SO₃，從而維持了吸收液的吸收能力．亞硫酸銨被氧化風機鼓入的空氣強制氧化，最終生成硫酸銨：
（1）將吸收液自塔頂噴淋，與煙氣逆流接觸的目的是二氧化硫和氨水充分接觸；
（2）①氯堿工業中涉及反應為非可逆反應，進行程度比較徹底，不需要采用循環操作；
②合成氨生產中產生了氨氣，采用循環操作可提高N₂、H₂的轉化率；
③硝酸工業中涉及到合成氨，合成氨生產中產生了氨氣，采用循環操作可提高N₂、H₂的轉化率；
④聯合制堿工業中生成二氧化碳可以循環使用；
（3）氨酸法處理冶煉廠制酸尾氣及鼓風爐煙氣時未采用循環操作，但其最終產物在生產中可生成銨鹽；勒夏特列原理為：如果改變影響平衡的條件之一，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動，使用勒夏特列原理時，該反應必須是可逆反應且存在平衡過程，否則勒夏特列原理不適用；
（4）處理硫酸工業尾氣的傳統方法是在生成的（NH₄）₂SO₃中加硫酸生成硫酸銨、二氧化硫和水或硫酸氫銨、二氧化硫和水；此法會生成污染氣體；
（5）依據反應過程分析，亞硫酸鈉反應生成亞硫酸氫鈉，加熱重新生成亞硫酸鈉．

解答： 解：（1）將吸收液自塔頂噴淋，與煙氣逆流接觸的優點是使SO₂與 NH₃?H₂O充分接觸，故答案為：使SO₂與 NH₃?H₂O充分接觸；
（2）①氯堿工業中涉及反應為非可逆反應，進行程度比較徹底，不需要采用循環操作，故①錯誤；
②合成氨生產中產生了氨氣，采用循環操作可提高N₂、H₂的轉化率，故②正確；
③硝酸工業中涉及到合成氨，合成氨生產中產生了氨氣，采用循環操作可提高N₂、H₂的轉化率，故③正確；
④聯合制堿工業中生成二氧化碳，聯合制堿工業可提高二氧化碳轉化率，故④正確；
故選：②③④；
（3）氨酸法處理冶煉廠制酸尾氣及鼓風爐煙氣時未采用循環操作，但其最終產物在生產中可生成銨鹽可以做化肥；
①合成氨工業在高壓下進行，合成NH₃的反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向正反應方向移動，能用勒夏特列原理解釋；
②硫酸工業的催化氧化在常壓下進行，催化劑改變反應速率幕布改變化學平衡，增大壓強平衡正向進行，所以不能用勒夏特列原理解釋：
③合成氨工業及時將氨液化分離，減少生成物量，平衡正向進行，能用勒夏特列原理解釋；
④硫酸工業凈化后的爐氣中含有過量空氣，可以增大二氧化硫的轉化率，能用勒夏特列原理解釋；
⑤合成氨工業和硫酸工業都用適宜的溫度，反應都是放熱反應，適合的溫度是為了找到反應速率，催化劑活性最大，不能用勒夏特列原理解釋；
故①③④符合；
故答案為：化肥（或氮肥）；①③④；
（4）處理硫酸工業尾氣的傳統方法是在生成的（NH₄）₂SO₃中加硫酸生成硫酸銨、二氧化硫和水或硫酸氫銨、二氧化硫和水，反應的化學方程式為：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O或（NH₄）₂SO₃+2H₂SO₄═2NH₄HSO₄+SO₂↑+H₂O；此法會生成污染氣體，通入空氣較好；
故答案為：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O或（NH₄）₂SO₃+2H₂SO₄═2NH₄HSO₄+SO₂↑+H₂O，通入空氣氧化較好，因為加硫酸生成SO₂污染空氣；
（5）由Na₂SO₃+H₂O+SO₂=2NaHSO₃、2NaHSO₃=Na₂SO₃+H₂O+SO₂↑，觀察兩個反應可知Na₂SO₃可循環使用，
故答案為：Na₂SO₃可循環使用．

點評：本題考查了物質分離方法，物質提純方法理解應用，掌握物質性質和平衡移動原理化學方程式書寫式解題關鍵，題目難度中等．