Question

4．印尼火山噴發(fā)不僅帶來壯觀的美景，還給附近的居民帶來物質財富，有許多居民冒著生命危險在底部的火山口收集純硫磺塊來賺取豐厚收入．硫磺可用于生產化工原料硫酸．某工廠用如圖所示的工藝流程生產硫酸：

請回答下列問題：
（1）為充分利用反應放出的熱量，接觸室中應安裝熱交換器（填設備名稱）．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．
（2）為使硫磺充分燃燒，經流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%，為提高SO₂轉化率，經流量計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，則生產過程中流經流量計1和流量計2的空氣體積比應為6：5．假設接觸室中SO₂的轉化率為95%，b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分數為0.4%（空氣中氧氣的體積分數按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工藝相比，該工藝的特點是AC（可多選）．
A．耗氧量減少  B．二氧化硫的轉化率提高   C．產生的廢渣減少  D．不需要使用催化劑
（4）硫酸的用途非常廣，可應用于下列哪些方面BCD．
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  D．過磷酸鈣的制備
（5）礦物燃料的燃燒是產生大氣中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的化學方程式CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑、SO₂+CaO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSO₃、2CaSO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄，或（2CaCO₃+O₂+2SO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂）．

Answer 1

分析 （1）SO₂與O₂的反應為放熱反應，為了充分利用能量，應安裝熱交換器；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．
（2）假設SO₂的體積為x，經流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%，則流量計1中通入氧氣的體積為1.5x，經流量計2的氧氣量為接觸室中SO₂完全氧化時理論需氧量的2.5倍，則流量計2中通入氧氣的體積為2.5×0.5x=1.25x，據此分析解答；
（3）A．硫鐵礦中鐵的氧化需要消耗O₂；
B．原料選擇與SO₂的轉化率無關；
C．用硫鐵礦為原料產生的廢渣較多，用硫產生的廢渣減少，廢氣量是相同的；
D．用SO₂制取SO₃的過程中都需要使用催化劑；
（4）A．橡膠硫化所用到的為單質硫；
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；
C．鉛蓄電池中需要用到硫酸和硫酸鉛；
D．過磷酸鈣的制取過程中需要濃硫酸和磷礦石；
（5）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反應生成CaSO₃，而CaSO₃易被氧化為CaSO₄．

解答 解：（1）SO₂與O₂的反應為放熱反應，為了充分利用能量，應安裝熱交換器；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，
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；
（2）燃燒室中的反應為S+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$SO₂，假設SO₂的體積為x，則流量計1中通入氧氣的體積為1.5x，接觸室中的反應為2SO₂+O₂$?_{△}^{催化劑}$2SO₃，則流量計2中通入氧氣的體積為1.25x；流量計1中通入空氣的體積為7.5x，流量計2中通入空氣的體積為6.25x，故流經流量計1和流量計2的空氣體積比應為7.5x：6.25x=6：5；燃燒室剩余空氣6.5x，接觸室剩余空氣6.25x-x=5.775x，剩余SO₂為0.05x，故b管尾氣中SO₂的體積分數為0.4%；SO₂為酸性氧化物，可以用堿液（如氨水）吸收，
故答案為：6：5；0.4%； 用氨水吸收；
（3）硫鐵礦中鐵的氧化需要消耗O₂，故A項正確；原料選擇與SO₂的轉化率無關，故B項錯誤；用硫鐵礦為原料產生的廢渣較多，用硫產生的廢渣減少，廢氣量是相同的，故C項正確；用SO₂制取SO₃的過程中都需要使用催化劑，D項錯誤，
故答案為：AC；
（4）橡膠硫化所用到的為單質硫，A項錯誤；烷基苯磺酸鈉中含有磺酸基，制取過程中需要發(fā)生磺化反應，B項正確；鉛蓄電池中需要用到硫酸和硫酸鉛，C項正確；過磷酸鈣的制取過程中需要濃硫酸和磷礦石，D項正確，
故答案為：BCD；
（5）CaCO₃高溫分解生成CO₂和CaO，SO₂為酸性氧化物，可以和堿性氧化物CaO反應生成CaSO₃，而CaSO₃易被氧化為CaSO₄，
所以發(fā)生反應的化學方程式為：CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑   SO₂+CaO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSO₃　2CaSO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄，或（2CaCO₃+O₂+2SO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂）；
故答案為：CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑、SO₂+CaO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSO₃、2CaSO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄，或（2CaCO₃+O₂+2SO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂）．

點評 本題是對化學與技術及工業(yè)生產的考查，需要學生細讀生產工藝圖中各物質的變化進行解答，把握制備濃硫酸的工藝流程及設備的作用、發(fā)生的化學反應為解答的關鍵，題目難度中等．