Question

13．（1）火山噴發(fā)所產(chǎn)生的硫磺可用于生產(chǎn)重要的化工原料硫酸．某企業(yè)用下圖所示的工藝流程生產(chǎn)硫酸：

請回答下列問題
①為充分利用反應(yīng)放出的熱量，接觸室中應(yīng)安裝熱交換器（填設(shè)備名稱）．吸收塔中填充有許多瓷管，其作用是增加三氧化硫與濃硫酸的接觸面積，有利于三氧化硫的吸收．
②為使硫磺充分燃燒，經(jīng)流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%．為提高SO₂轉(zhuǎn)化率，經(jīng)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(chǎn)過程中流經(jīng)流量計1和流量計2的空氣體積比應(yīng)為6：5．假設(shè)接觸室中SO₂的轉(zhuǎn)化率為95%，b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分數(shù)為0.0041．（空氣中氧氣的體積分數(shù)按0.2計），該尾氣的處理方法是用氨水吸收．
③與以硫鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比，該工藝的特點是A（可多選）．
A．耗氧量減少　　　　　　 B．二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高
C．產(chǎn)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(yīng)用于下列哪些方面BCD（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(chǎn)           D．過磷酸鈣的制備
（3）礦物燃料的燃燒是產(chǎn)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(yīng)的化學方程式為：CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑ SO₂+CaO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaSO₃　2CaSO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO₄．

Answer 1

分析 （1）①SO₂與O₂的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為了充分利用能量，應(yīng)安裝熱交換器；增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面，有利于三氧化硫的吸收；
②燃燒室中的反應(yīng)為S+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$SO₂，假設(shè)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(yīng)為2SO₂+O₂$\frac{\underline{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(jīng)流量計1和流量計2的空氣體積比應(yīng)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(shù)為0.41%；SO₂為酸性氧化物，可以用堿性物質(zhì)吸收；
③硫鐵礦為原料燃燒消耗的大量的氧氣，產(chǎn)生的廢渣較多，產(chǎn)生廢氣量相同，原料選擇與SO₂的轉(zhuǎn)化率無關(guān)，據(jù)此分析解答；
（2）硫酸可以與苯發(fā)生磺化反應(yīng)，制備“烷基苯磺酸鈉”；可以用來制備鉛蓄電池；可以與磷礦石反應(yīng)制備過磷酸鈣，據(jù)此分析解答；
（3）碳酸鈣分解生成氧化鈣、氧化鈣與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣不穩(wěn)定，被氧氣氧化生成硫酸鈣，所以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．

解答 解：（1）①SO₂與O₂的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為了充分利用能量，應(yīng)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；增加三氧化硫與濃硫酸的接觸面積，有利于三氧化硫的吸收；
②燃燒室中的反應(yīng)為S+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$SO₂，假設(shè)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(yīng)為2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃，則流量計2中通入氧氣的體積為1.25x；流量計1中通入空氣的體積為7.5x，流量計2中通入空氣的體積為6.25x，故流經(jīng)流量計1和流量計2的空氣體積比應(yīng)為7.5x：6.25x=6：5；燃燒室剩余空氣6.5x，接觸室剩余空氣6.25x-x=5.775x，剩余SO₂為0.05x，故b管尾氣中SO₂的體積分數(shù)為0.41%；SO₂為酸性氧化物，可以用堿性物質(zhì)吸收，所有可以用氨水吸收二氧化硫；
故答案為：6：5；0.0041；用氨水吸收；
③A．硫鐵礦中鐵的氧化需要消耗O₂，故A正確；
B．原料選擇與SO₂的轉(zhuǎn)化率無關(guān)，故B錯誤；
C．用硫鐵礦為原料產(chǎn)生的廢渣較多，但廢氣量相同，故C錯誤；
用SO₂制取SO₃的過程中都需要使用催化劑，故D錯誤；
故選：A；
（2）A．橡膠硫化所用到的為單質(zhì)硫，故A錯誤；
B．烷基苯磺酸鈉中含有磺酸基，制取過程中需要發(fā)生磺化反應(yīng)，故B正確；
C．鉛蓄電池中需要用到硫酸和硫酸鉛，故C正確；
D．過磷酸鈣的制取過程中需要濃硫酸和磷礦石，故D正確；
故選：BCD；
（3）CaCO₃高溫分解生成CO₂和CaO，SO₂為酸性氧化物，可以和堿性氧化物CaO反應(yīng)生成CaSO₃，而CaSO₃易被氧化為CaSO₄，所以發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為：CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑   SO₂+CaO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaSO₃　2CaSO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO₄；
故答案為：CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑   SO₂+CaO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaSO₃　2CaSO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO₄．

點評 本題為工藝流程題，考查了硫酸的制備工藝及硫酸性質(zhì)、用途，明確接觸法制備硫酸原理及硫酸的性質(zhì)和用途是解題關(guān)鍵，注意鈣基固硫的方法，題目難度中等．