Question

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)用如圖所示的工藝流程生產(chǎn)硫酸：

請(qǐng)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SO₃與濃硫酸的接觸面積，有利于SO₃的吸收；吸收塔不用水而用98.3%濃硫酸吸收SO₃的原因是避免產(chǎn)生酸霧從而降低吸收效率．
（2）硫酸的用途非常廣泛，可應(yīng)用于下列哪些方面B、C．
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．制備大量硫磺
（3）硫酸的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中都有一些廢渣、廢液、廢氣產(chǎn)生，需要進(jìn)行治理．由吸收塔排出的尾氣中SO₂的含量若超過500 μL•L^-1，就要加以處理處理才能排出．處理方法之一是用氨水洗滌煙氣脫硫，所得產(chǎn)物可作為肥料．請(qǐng)寫出此脫硫過程中可能發(fā)生的化學(xué)方程式：SO₂+2NH₃•H₂O═（NH₄）₂SO₃+H₂O、2（NH₄）₂SO₃+O₂═2（NH₄）₂SO₄．
（4）用含硫量為a%硫礦制硫酸，若燃燒時(shí)損失b%的硫元素，由SO₂制SO₃的轉(zhuǎn)化率為c%．則制取1噸98%的硫酸需這種硫礦$\frac{3200}{ac（1-b%）}$或$\frac{32×98%}{98×a%×（1-b%）×c%}$噸（用代數(shù)式表達(dá)）

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；吸收塔中填充許多瓷管，增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面，有利于三氧化硫的吸收，吸收塔不用水而用98.3%濃硫酸吸收SO₃的原因是在吸收塔中生成的三氧化硫與水反應(yīng)生成硫酸，若直接用水吸收會(huì)形成酸霧，因此在生產(chǎn)實(shí)踐中采用98.3%的濃硫酸吸收；
（2）A．橡膠硫化所用到的為單質(zhì)硫；
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)；
C．鉛蓄電池中需要用到硫酸和硫酸鉛；
D．硫酸制硫磺理論上用較強(qiáng)還原劑能實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際上成本太高，制備大量硫磺不可�。�
（3）根據(jù)SO₂為酸性氧化物，與堿反應(yīng)生成鹽和水，亞硫酸鹽易被空氣氧化成硫酸鹽書寫；
（4）根據(jù)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系式計(jì)算，關(guān)系式為：S～SO₂～SO₃～H₂SO₄；

解答 解：（1）SO₂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；吸收塔中填充許多瓷管，增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面，有利于三氧化硫的吸收；在吸收塔中生成的三氧化硫與水反應(yīng)生成硫酸，若直接用水吸收會(huì)形成酸霧，因此在生產(chǎn)實(shí)踐中采用98.3%的濃硫酸吸收，避免產(chǎn)生酸霧從而降低吸收效率；
故答案為：熱交換器；增加SO₃與濃硫酸的接觸面積，有利于SO₃的吸收；避免產(chǎn)生酸霧從而降低吸收效率；
（2）A．橡膠硫化所用到的為單質(zhì)硫，故A錯(cuò)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．硫酸制硫磺理論上用較強(qiáng)還原劑能實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際上成本太高，制備大量硫磺不可取，故D錯(cuò)誤；
故選：BC；
（3）SO₂為酸性氧化物，與堿反應(yīng)生成鹽和水，化學(xué)方程式為：2NH₃•H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O，亞硫酸鹽易被空氣氧化成硫酸鹽，
故答案為：2NH₃•H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O，2（NH₄）₂SO₃+O₂═2（NH₄）₂SO₄；
（4）根據(jù)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系式計(jì)算，關(guān)系式為：S～SO₂～SO₃～H₂SO₄，設(shè)則制取1噸98%的硫酸需這種硫礦m噸，
S～～～～～～～～～～～～～～H₂SO₄
32                          98
m噸×a%×（1-b%）×c%         1噸×98%
解出 m=$\frac{32×98%}{98×a%×（1-b%）×c%}$  化簡(jiǎn)為     $\frac{3200}{ac（1-b%）}$；
故答案為：$\frac{3200}{ac（1-b%）}$或 $\frac{32×98%}{98×a%×（1-b%）×c%}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)化學(xué)與技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)的考查，把握制備濃硫酸的工藝流程及設(shè)備的作用、發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，題目難度中等．