题目内容

为了除去工业废气中的SO2,防止造成环境污染,现查得一份将SO2转化为(NH42SO4的资料.摘要如下:
“一个典型实验:初步处理后的废气中含0.2%的SO2和10%的O2(体积含量),在400℃时废气以5m3/h的速率通过V2O5催化剂层与20L/h速率的NH3混合,再喷水,此时气体温度由400℃降至200℃,在热的结晶装置中得到(NH42SO4晶体.”(气体体积均已折算为标准状况)仔细阅读上文,回答下列问题:
(1)按反应中的理论值,SO2和O2的物质的量之比为2:1,该资料中这个比值是多少?为什么?
(2)通过计算说明为什么废气以5m3/h的速率与20L/h速率的NH3混合?
(3)若某厂每天排放10000m3这种废气,按上述方法该厂每月(按30天计算)可得(NH42SO4多少吨?消耗NH3多少吨?
(1)废气中含SO2:0.2%,O2:10%(体积分数),则相当于体积比2:100,即1:50,根据化学平衡移动原理,过量的O2可以提高SO2的转化率,采用这样比值增大O2的浓度,提高了SO2的转化率,答:这个比值是1:50;过量的O2可以提高SO2的转化率;
(2)废气中每小时排放SO2为:1000 L/m3×5 m3/h×0.2%=10 L/h,氨气与SO2气体的速度比值为:v(NH3):v(SO2)=2:1,则NH3与SO2完全转化为(NH42SO4
答:v(NH3):v(SO2)=2:1时,SO2可全部转化为(NH42SO4
(3)此题涉及的反应有:2SO2+O2?2SO3…①,2NH3+SO3+H2O=(NH42SO4…②,①、②两式联立,可得SO2~SO3~2NH3~(NH42SO4可知废气中SO2与NH3按1:2通入,所以每天排放10000m3这种废气,可以获得硫酸铵的量:m〔(NH42SO4〕=
1
22.4
×(30×10000×103×0.2%)×132×10-6≈3.54(t),消耗NH3的质量: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:该厂每月(按30天计算)可得3.54t硫酸铵,0.91tNH3
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