Question

硫酸工業(yè)生產應考慮綜合經濟效益問題。

⑴若1g含SiO₂和FeS₂的某硫鐵礦樣品，在氧氣中充分燃燒，殘余固體質量為0.84g。某硫酸廠每天用這種礦石500t生產硫酸，如果在沸騰爐內損失5%的硫，SO₂的轉化率為90%，則每天可以制得98%的H₂SO₄質量為           t。

⑵某硫酸廠以硫為原料每天生產98%的H₂SO₄ a t。若送風(鼓入空氣)后使硫充分燃燒，并在下一步催化氧化時不再補充空氣，設送風機每天輸送空氣的體積為b m³/臺(標準狀況)。求理論上至少應安裝         臺送風機(空氣中氧氣的體積分數為21%)。

⑶硫酸工業(yè)的尾氣通常是轉化為硫酸銨的。若尾氣中SO₂、O₂的體積分數分別為0.4％和0.5％。向尾氣中通入空氣(設空氣中O₂的體積分數為20.5％，且不含SO₂)，在400℃、催化劑作用下反應，再與NH₃混合，同時噴水降溫至200℃，在熱的結晶裝置中得到(NH₄)₂SO₄晶體。若某硫酸廠每天排放出的尾氣為5×10⁵m³(標準狀況),按上述方法該廠每月(以30天計)最多能獲得         噸硫酸銨？

Answer 1

⑴342    ⑵1600a/b     ⑶353.6

解析:

⑴先求出該硫鐵礦樣品中FeS₂的質量分數為48%，再根據關系式FeS₂～2H₂SO₄求m(H₂SO₄)=500×48%×95%×90%×2×98/(120×98%)=342 (t)。

⑵由反應原理：S+O₂=SO₂，2SO₂+O₂    2SO₃，SO₃+H₂O=H₂SO₄，可得總反應式：3/2O₂～H₂SO₄。則n(O₂)=3/2×n(H₂SO₄)=3/2×a×10⁶g×98%/98g·mol^–1=1.5a×10⁴(mol)。故理論上需安裝送風機的臺數為：1.5a×10⁴mol×22.4L·mol^–1×10^–3m³·L^–1/(bm³/臺×21%)=1600a/b (臺)。

⑶               SO₂            ～      (NH₄)₂SO₄

                 22.4×10^－3 m³           132×10^－6噸

              30×5×10⁵ m³×0.4％            x

列式，求得：x≈353.6噸