Question

（2009?遼寧模擬）為了除去工業(yè)廢氣中的SO₂，防止造成環(huán)境污染，現(xiàn)查得一份將SO₂轉(zhuǎn)化為（NH₄）₂SO₄的資料．摘要如下：
“一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)：初步處理后的廢氣中含0.2%的SO₂和10%的O₂（體積含量），在400℃時(shí)廢氣以5m³/h的速率通過V₂O₅催化劑層與20L/h速率的NH₃混合，再噴水，此時(shí)氣體溫度由400℃降至200℃，在熱的結(jié)晶裝置中得到（NH₄）₂SO₄晶體．”（氣體體積均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）仔細(xì)閱讀上文，回答下列問題：
（1）按反應(yīng)中的理論值，SO₂和O₂的物質(zhì)的量之比為2：1，該資料中這個(gè)比值是多少？為什么？
（2）通過計(jì)算說(shuō)明為什么廢氣以5m³/h的速率與20L/h速率的NH₃混合？
（3）若某廠每天排放10000m³這種廢氣，按上述方法該廠每月（按30天計(jì)算）可得（NH₄）₂SO₄多少噸？消耗NH₃多少噸？

Answer 1

分析：（1）SO₂和O₂的物質(zhì)的量之比等于體積之比；
（2）廢氣和氨氣的混合速率取決于二者的物質(zhì)的量之比；
（3）根據(jù)廢氣中SO₂與NH₃的量的關(guān)系來(lái)計(jì)算．

解答：解：（1）廢氣中含SO₂：0.2%，O₂：10%（體積分?jǐn)?shù)），則相當(dāng)于體積比2：100，即1：50，根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理，過量的O₂可以提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，采用這樣比值增大O₂的濃度，提高了SO₂的轉(zhuǎn)化率，答：這個(gè)比值是1：50；過量的O₂可以提高SO₂的轉(zhuǎn)化率；
（2）廢氣中每小時(shí)排放SO₂為：1000 L/m³×5 m³/h×0.2%=10 L/h，氨氣與SO₂氣體的速度比值為：v（NH₃）：v（SO₂）=2：1，則NH₃與SO₂完全轉(zhuǎn)化為（NH₄）₂SO₄，
答：v（NH₃）：v（SO₂）=2：1時(shí)，SO₂可全部轉(zhuǎn)化為（NH₄）₂SO₄；
（3）此題涉及的反應(yīng)有：2SO₂+O₂?2SO₃…①，2NH₃+SO₃+H₂O=（NH₄）₂SO₄…②，①、②兩式聯(lián)立，可得SO₂～SO₃～2NH₃～（NH₄）₂SO₄可知廢氣中SO₂與NH₃按1：2通入，所以每天排放10000m³這種廢氣，可以獲得硫酸銨的量：m〔（NH₄）₂SO₄〕=

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22.4

×（30×10000×10³×0.2%）×132×10^-6≈3.54（t），消耗NH₃的質(zhì)量：m（NH₃）=n（NH₃）×M（NH₃）=2 n（SO₂）×M（NH₃）=（30×10000×10³×0.2%）×2×17×10^-6/22.4=0.91（t），答：該廠每月（按30天計(jì)算）可得3.54t硫酸銨，0.91tNH₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生有關(guān)化學(xué)平衡的原理知識(shí)，屬于化學(xué)和生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合的計(jì)算題，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度大．