Question

硫酸工業(yè)中通常將尾氣轉(zhuǎn)化為硫酸銨，既能防止對大氣的污染，又能充分利用原料．請回答下列問題：
（1）硫酸工業(yè)尾氣中SO₂、O₂的體積分?jǐn)?shù)分別為0.4%和0.5%．向硫酸工業(yè)尾氣中通入空氣（設(shè)空氣中O₂的體積分?jǐn)?shù)為20.5%，且不含SO₂），使SO₂的體積分?jǐn)?shù)由0.4%降為0.2%．
①通入的空氣與原硫酸工業(yè)尾氣的體積比為______．
②通入空氣后的混合氣體中O₂的體積分?jǐn)?shù)為______．
（2）在400℃時(shí)，將經(jīng)上述通入空氣后的硫酸工業(yè)尾氣以5×10³L/h的速率通過V₂O₅催化劑層后，再與NH₃混合，同時(shí)緩慢噴入冷水，此時(shí)氣體溫度迅速由約400℃下降為200℃，在熱的結(jié)晶裝置中得到（NH₄）₂SO₄晶體．
①生產(chǎn)中，NH₃的通過速率約為______L/h時(shí)，原子利用率最高（設(shè)SO₂的轉(zhuǎn)化率為100%）．
②某硫酸廠每天排放出的尾氣折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為5×10⁵m³．按上述方法該廠每月（以30天計(jì)）最多能獲得多少噸硫酸銨？

Answer 1

解：（1）①SO₂的體積分?jǐn)?shù)由0.4%降為0.2%因?yàn)槎�氧化硫體積不變，所以總體積必須變?yōu)樵瓉淼?倍，即空氣與尾氣的體積比為1：1；故答案為：1：1；
②設(shè)通入空氣體積與硫酸工業(yè)廢氣體積都為100L則含氧氣的體積為：100L×0.5%+100L×20.5%=21L，則混合后氧氣體積分?jǐn)?shù)為：=10.5% 故答案為：10.5%；
（2）①由通入空氣后的硫酸工業(yè)尾氣以5×10³L/h的速率通過V₂O₅催化劑，可知通過二氧化硫的體積是5×10³L/h×0.2%=10L/h；由2SO₂+O₂2SO₃； SO₃+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₄可推出二氧化硫與氨氣的分子個(gè)數(shù)比為1：2，所以體積比也是1：2，所以氨氣的速率為20L/h；故答案為：20；
②由方程式可知二氧化硫與硫酸銨的分子個(gè)數(shù)比為1：1，所以
SO₂----------------------------（NH₄）₂SO₄
22.4×10^-3m3 132×10^-6噸
30×5×10⁵ m3×0.4%（正常排氣未稀釋） x
x≈353.57噸
即該廠每月能生產(chǎn)353.57噸硫酸銨．
分析：（1）①0.4%降為0.2%根據(jù)二氧化硫體積不變，所以總體積必須變?yōu)樵瓉淼?倍進(jìn)行分析；
②設(shè)通入空氣體積與硫酸工業(yè)廢氣體積都為100L進(jìn)行計(jì)算；
（2）①根據(jù)兩個(gè)方程式推出而二氧化硫與氨氣的體積比，再根據(jù)二氧化硫的體積計(jì)算出氨氣的體積；
②根據(jù)二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算出二氧化硫的體積，再計(jì)算出二氧化硫的質(zhì)量，再計(jì)算出硫酸銨的質(zhì)量．
點(diǎn)評：本題考查了工業(yè)制硫酸的尾氣處理，解答本題容易出錯(cuò)的地方是通入空氣后的混合氣體中O₂的體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算，要設(shè)出原來尾氣和空氣的體積，再進(jìn)行計(jì)算．