Question

【題目】硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。

(1)硫酸的最大消費(fèi)渠道是化肥工業(yè)，用硫酸制造的常見(jiàn)化肥有________(任寫(xiě)一種)。

(2)硫酸生產(chǎn)中，根據(jù)化學(xué)平衡原理來(lái)確定的條件或措施有________(填寫(xiě)序號(hào))。

A．礦石加入沸騰爐之前先粉碎

B．使用V2O5作催化劑

C．轉(zhuǎn)化器中使用適宜的溫度

D．凈化后的爐氣中要有過(guò)量的空氣

E．催化氧化在常壓下進(jìn)行

F．吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3

(3)在硫酸工業(yè)中，通過(guò)下列反應(yīng)使二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－98.3 kJ·mol－1。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，常采用“二轉(zhuǎn)二吸法”，即將第一次轉(zhuǎn)化生成的SO2分離后，將未轉(zhuǎn)化的SO2進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化，假若兩次SO2的轉(zhuǎn)化率均為95%，則最終SO2的轉(zhuǎn)化率為________。

(4)硫酸的工業(yè)制法過(guò)程涉及三個(gè)主要的化學(xué)反應(yīng)及相應(yīng)的設(shè)備(沸騰爐、轉(zhuǎn)化器、吸收塔)。

①三個(gè)設(shè)備分別使反應(yīng)物之間或冷熱氣體之間進(jìn)行“對(duì)流”。請(qǐng)簡(jiǎn)單描述吸收塔中反應(yīng)物之間是怎樣對(duì)流的。______________________________。

②工業(yè)生產(chǎn)中常用氨－酸法進(jìn)行尾氣脫硫，以達(dá)到消除污染、廢物利用的目的。用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理。(只寫(xiě)出2個(gè)方程式即可)________________________

Answer 1

【答案】硫酸銨(或硫酸鉀) D 99.75% SO3從吸收塔底部進(jìn)入，吸收劑(濃硫酸)從頂部下淋，形成對(duì)流 SO2＋NH3＋H2O=NH4HSO3；2NH4HSO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋2H2O＋2SO2↑[或SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3；(NH4)2SO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑]

【解析】

（1）用硫酸制造的常見(jiàn)化肥有硫酸銨、硫酸氫銨、硫酸鋅、硫酸鉀等；

（2）硫酸生產(chǎn)中，第二步：SO3的制取反應(yīng)原理為：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡原理為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率，通常采用增大O2濃度的方法來(lái)達(dá)到使SO2盡可能多的轉(zhuǎn)化為SO3的目的。

A．礦石加入沸騰爐之前先粉碎，目的是為了增大黃鐵礦與空氣的接觸面，加快反應(yīng)速率，而不是從化學(xué)平衡角度考慮，故A不正確；

B．使用V2O5作催化劑，只能加快該反應(yīng)的速率，不能使平衡移動(dòng)，故B不正確；

C．接觸室中催化轉(zhuǎn)化器使用適宜的溫度，目的是使催化劑活性最強(qiáng)，使反應(yīng)速率最快，而實(shí)際上升高溫度，會(huì)促使2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)平衡向吸熱方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，不利于提高SO2的轉(zhuǎn)化率，故C不正確；

D．從沸騰爐中出來(lái)的氣體成分為SO2、O2、N2，經(jīng)過(guò)凈化后，進(jìn)入接觸室，爐氣中要有過(guò)量的空氣，即增大O2濃度，會(huì)促使2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)平衡正向移動(dòng)，有利于提高SO2的轉(zhuǎn)化率，故D正確；

E．接觸室中：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，增大壓強(qiáng)促使平衡正向移動(dòng)（即氣體總體積減小的方向），減小壓強(qiáng)促使平衡逆向移動(dòng)（即氣體總體積增大的方向）。在常壓下，不利于平衡正向移動(dòng)，不利于提高SO2的轉(zhuǎn)化率，對(duì)于該化學(xué)平衡，壓強(qiáng)的增大，促使平衡正向移動(dòng)，效果并不明顯，所以工業(yè)上直接采用常壓條件，而不采用高壓條件，故E不正確；

F．吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3，主要目的是防止產(chǎn)生酸霧，阻礙SO3的吸收，與化學(xué)平衡移動(dòng)原理無(wú)關(guān)，故F不正確；

故答案為：D；

（3）設(shè)二氧化硫的初始濃度為a，則第一次轉(zhuǎn)化掉的二氧化硫濃度為a×95%，剩余的二氧化硫濃度為a×（1-95%），進(jìn)入第二次轉(zhuǎn)化，則第二次轉(zhuǎn)化掉的二氧化硫濃度為a×（1-95%）×95%，根據(jù)公式：轉(zhuǎn)化率＝轉(zhuǎn)化濃度/初始濃度×100%，最終SO2的轉(zhuǎn)化率＝[a×95%+a×（1-95%）×95%]/a×100%＝99.75%

故答案為：99.75%；

（4）①?gòu)慕佑|室中出來(lái)的熱氣體SO2、O2、N2、SO3，在吸收塔的底部進(jìn)入，從下向上運(yùn)動(dòng)，從吸收塔頂部噴灑冷的濃硫酸，從上向下運(yùn)動(dòng)；熱氣體SO3與冷的濃硫酸相對(duì)流動(dòng)，進(jìn)行熱量交換；

②工業(yè)生產(chǎn)中常用氨-酸法進(jìn)行尾氣脫硫，即先用氨水吸收，再用濃硫酸處理。先用氨水吸收時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：SO2+2NH3H2O＝（NH4）2SO3，再用濃硫酸處理時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：（NH4）2SO3+H2SO4＝（NH4）2SOspan>4+SO2↑+H2O，以達(dá)到消除污染、廢物利用的目的。