接触法制H2SO4的基本原理是: ①4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 ③SO3+H2O H2SO4 其中排放的尾气含少量SO2.为防止污染大气.在排放前应设法进行综合利用. (1)某硫酸厂每天排放10000m3尾气中含0.2%的SO2.问用NaOH溶液.石灰及氧气处理后.假设硫元素不损失.理论上可得到多少千克石膏(CaSO4·2H2O)? (2)如果� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

接触法制H₂SO₄的基本原理是：

①4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂

③SO₃+H₂O H₂SO₄

其中排放的尾气含少量SO₂，为防止污染大气，在排放前应设法进行综合利用。

(1)某硫酸厂每天排放10000m³(换算成标准状况下体积)尾气中含0.2%(体积分数)的SO₂，问用NaOH溶液、石灰及氧气处理后，假设硫元素不损失，理论上可得到多少千克石膏(CaSO₄·2H₂O)？

(2)如果将一定体积的尾气通入100mL2mol·L^-1的NaOH溶液使其完全反应，经测定所得溶液含16.7g溶质。试分析溶液的成分，并计算各成分的物质的量。

(3)工厂在尾气处理制石膏的过程中，中间产物是NaHSO₃，调节尾气排放的流量，以取得SO₂和NaOH间物质的量的最佳比值，从而提高NaHSO₃的产量。现设n(SO₂)、n(NaOH)、n(NaHSO₃)分别表示SO₂、NaOH、NaHSO₃的物质的量，且=x,试写出x在不同取值范围时，n(NaHSO₃)的值或n(NaHSO₃)与n(SO₂)、n(NaOH)间的关系式。

x=n(SO₂)/n(NaOH)	n(NaHSO₃)

提示：该题取材于接触法制硫酸的过程中对废气SO₂的处理，即消除了SO₂对空气的污染，又使SO₂得到综合利用。该题在能力要求上有一定的深度和坡度。第(1)步考查多步反应的计算，所发生的一系列反应较为复杂，但根据S元素守恒找出关系式，即可得出答案。第(2)步涉及平行反应中混合物的计算。反应方程式为2NaOH+SO₂ Na₂SO₃+H₂O;NaOH+SO₂ NaHSO₃。根据题给条件，对上述反应运用极值假设法进行分析讨论。第(3)步考查计算题中范围讨论的基础知识，以及过量问题和平行反应的计算。

解析：(1)设得CaSO₄·2H₂O的质量为y。

根据S元素守恒有：

SO₂ ～ CaSO₄·2H₂O

22.4L 172g

10⁴×10³×0.2%L? y

y=153.6kg

(2)若溶质全为Na₂SO₃，则反应为

2NaOH+SO₂ Na₂SO₃+H₂O

若溶质全为NaHSO₃，则根据反应

NaOH+SO₂ NaHSO₃

m(NaHSO₃)=104g·mol^-1×2×0.1mol=20.8g

由于20.8＞16.7＞12.6,所以溶质为Na₂SO₃和NaHSO₃的混合液。

设混合物中NaHSO₃的物质的量为m,Na₂SO₃的物质的量为n。

解法一：

解之，得：m=0.1mol,?n=0.05mol

解法二：用配平方程式计算

(2n+m)NaOH+(m+n)SO₂ nNa₂SO₃+mNaHSO₃+nH₂O

则有

m=0.1mol n=0.05mol

(3)SO₂通入NaOH溶液时可能发生的反应为

2NaOH+SO₂ Na₂SO₃+H₂O(Ⅰ)

NaOH+SO₂ NaHSO₃(Ⅱ)

①当x=≤时，反应按(Ⅰ)式进行，SO₂全部反应，生成物皆为Na₂SO₃,故n(NaHSO₃)=0。

②当x=≥1时，反应按(Ⅱ)式进行，NaOH全部反应，生成物全是NaHSO₃，有n(NaHSO₃)=n(NaOH)。

③当＜x＜1时，(Ⅰ)(Ⅱ)两个反应平行进行，NaOH与SO₂两物质均耗尽，生成NaHSO₃和Na₂SO₃的混合物。〔由(2)步的分析可有〕

n(NaHSO₃)+2n(Na₂SO₃)=n(NaOH) (Na⁺守恒)

n(Na₂SO₃)+n(NaHSO₃)=n(SO₂) (S守恒)

解之,得n(NaHSO₃)=2n(SO₂)-n(NaOH)

答案：

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A.硫酸厂应建在靠近原料产地的地区

B.接触法制H₂SO₄的主要步骤是造气、接触氧化和SO₃的吸收

C.由于常压下SO₂转化为SO₃的转化率很高，所以SO₂接触氧化时不需要采取高压的反应条件

D.工业三废的综合利用不仅能减少污染还可获得有用的副产品

硫酸是极其重要的化工原料，在工业、农业、医药、军事等领域应用广泛。工业上通常用接触法制取硫酸，主要的原料是硫铁矿和空气，接触法制H₂SO₄的生产过程大致可分为三个阶段：二氧化硫的制取和净化；二氧化硫转化为三氧化硫；三氧化硫的吸收和硫酸的生成。为了防止环境污染并对尾气进行综合利用，硫酸厂用氨水吸收尾气的SO₂、SO₃等气体，再向吸收液中加入浓硫酸，以制取高浓度的SO₂及（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄固体。为了测定上述（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体混合物的组成，现称取该样品四份，分别加入相同浓度的NaOH溶液50.00 mL，加热至120 ℃左右，使氨气全部逸出［（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的分解温度均高于200 ℃］。测得有关的数据如下（标况）：

实验	序号样品的质量/g	NaOH溶液的体积/mL	氨气的体积/L
1	3.62	50.00	0.896
2	7.24	50.00	1.792
3	10.86	50.00	2.016
4	14.48	50.00	1.568

(1)由1组数据直接推测，1.81 g样品进行同样实验时，生成氨气的体积（标况）为________ L。

（2）试计算该混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物质的量之比为___________。

（3）求所有NaOH溶液的物质的量浓度为___________ mol·L^-1。

下列说法不正确的是（）

A.硫酸厂应建在靠近原料产地的地区

B.接触法制H₂SO₄的主要步骤是造气、接触氧化和SO₃的吸收

C.由于常压下SO₂转化为SO₃的转化率很高，所以SO₂接触氧化时不需要采取高压的反应条件

D.工业三废的综合利用不仅能减少污染还可获得有用的副产品

接触法制H₂SO₄的基本原理是：

①4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂

②2SO₂+O₂2SO₃

③SO₃+H₂O H₂SO₄

其中排放的尾气含少量SO₂，为防止污染大气，在排放前应设法进行综合利用。

（1）某硫酸厂每天排放10000m³（换算成标准状况下体积）尾气中含0.2%（体积分数）的SO₂，问用NaOH溶液、石灰及氧气处理后，假设硫元素不损失，理论上可得到多少千克石膏（CaSO₄·2H₂O）？

（2）如果将一定体积的尾气通入100mL2mol·L^-1的NaOH溶液使其完全反应，经测定所得溶液含16.7g溶质。试分析溶液的成分，并计算各成分的物质的量。

（3）工厂在尾气处理制石膏的过程中，中间产物是NaHSO₃，调节尾气排放的流量，以取得SO₂和NaOH间物质的量的最佳比值，从而提高NaHSO₃的产量。现设n（SO₂）、n（NaOH）、n（NaHSO₃）分别表示SO₂、NaOH、NaHSO₃的物质的量，且=x,试写出x在不同取值范围时，n（NaHSO₃）的值或n（NaHSO₃）与n（SO₂）、n（NaOH）间的关系式。

x=n（SO₂）/n（NaOH）	n（NaHSO₃）

提示：该题取材于接触法制硫酸的过程中对废气SO₂的处理，即消除了SO₂对空气的污染，又使SO₂得到综合利用。该题在能力要求上有一定的深度和坡度。第（1）步考查多步反应的计算，所发生的一系列反应较为复杂，但根据S元素守恒找出关系式，即可得出答案。第（2）步涉及平行反应中混合物的计算。反应方程式为2NaOH+SO₂ Na₂SO₃+H₂O;NaOH+SO₂ aHSO₃。根据题给条件，对上述反应运用极值假设法进行分析讨论。第（3）步考查计算题中范围讨论的基础知识，以及过量问题和平行反应的计算。

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