Question

11．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(zhì)財(cái)富，有許多居民冒著生命危險(xiǎn)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(chǎn)化工原料硫酸．某工廠用如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(jīng)流量計(jì)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(jì)2的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時(shí)理論需氧量的2.5倍，則生產(chǎn)過程中流經(jīng)流量計(jì)1和流量計(jì)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?jǐn)?shù)為0.4%（空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)按0.2計(jì)），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(diǎn)是AC（可多選）．
A．耗氧量減少          B．二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高  C．產(chǎn)生的廢渣減少      D．不需要使用催化劑
（4）硫酸的用途非常廣，可應(yīng)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(chǎn)     D．過磷酸鈣的制備
（5）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(shí)
SO₂的排放，請寫出此脫硫過程中反應(yīng)的化學(xué)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(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；
（2）假設(shè)SO₂的體積為x，經(jīng)流量計(jì)1通入燃燒室的氧氣過量50%，則流量計(jì)1中通入氧氣的體積為1.5x，經(jīng)流量計(jì)2的氧氣量為接觸室中SO₂完全氧化時(shí)理論需氧量的2.5倍，則流量計(jì)2中通入氧氣的體積為2.5×0.5x=1.25x，據(jù)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(zhuǎn)化率無關(guān)；
C．用硫鐵礦為原料產(chǎn)生的廢渣較多，用硫產(chǎn)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(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．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(yīng)生成CaSO₃，而CaSO₃易被氧化為CaSO₄．

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，
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(yīng)為S+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$SO₂，假設(shè)SO₂的體積為x，則流量計(jì)1中通入氧氣的體積為1.5x，接觸室中的反應(yīng)為2SO₂+O₂$?_{△}^{催化劑}$2SO₃，則流量計(jì)2中通入氧氣的體積為1.25x；流量計(jì)1中通入空氣的體積為7.5x，流量計(jì)2中通入空氣的體積為6.25x，故流經(jīng)流量計(jì)1和流量計(jì)2的空氣體積比應(yīng)為7.5x：6.25x=6：5；燃燒室剩余空氣6.5x，接觸室剩余空氣6.25x-x=5.775x，剩余SO₂為0.05x，故b管尾氣中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為0.4%；SO₂為酸性氧化物，可以用堿液（如氨水）吸收，
故答案為：6：5；0.4%；用氨水吸收；
（3）硫鐵礦中鐵的氧化需要消耗O₂，故A項(xiàng)正確；原料選擇與SO₂的轉(zhuǎn)化率無關(guān)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；用硫鐵礦為原料產(chǎn)生的廢渣較多，用硫產(chǎn)生的廢渣減少，廢氣量是相同的，故C項(xiàng)正確；用SO₂制取SO₃的過程中都需要使用催化劑，D項(xiàng)錯(cuò)誤，
故答案為：AC；
（4）橡膠硫化所用到的為單質(zhì)硫，A項(xiàng)錯(cuò)誤；烷基苯磺酸鈉中含有磺酸基，制取過程中需要發(fā)生磺化反應(yīng)，B項(xiàng)正確；鉛蓄電池中需要用到硫酸和硫酸鉛，C項(xiàng)正確；過磷酸鈣的制取過程中需要濃硫酸和磷礦石，D項(xiàng)正確，
故答案為：BCD；
（5）CaCO₃高溫分解生成CO₂和CaO，SO₂為酸性氧化物，可以和堿性氧化物CaO反應(yīng)生成CaSO₃，而CaSO₃易被氧化為CaSO₄，
所以發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCO₃$\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(diǎn)評 本題是對化學(xué)與技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)的考查，需要學(xué)生細(xì)讀生產(chǎn)工藝圖中各物質(zhì)的變化進(jìn)行解答，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．