Question

某化工厂以硫磺为主要原料之一生产硫酸，每小时生产98％(质量分数)的硫酸?a t，为使硫充分燃烧，且在下一步催化氧化时不再补充空气，要求燃烧后的混合气体中含氧气的体积分数为6％。若空气中氧气的体积分数为21％，且不考虑各生产阶段的物料损失，则：

(1)该厂每小时消耗标准状况下的空气体积为_____________m³。

(2)为满足题设要求，b％的下限等于______________。

Answer 1

解析：(1)由硫磺转化为硫酸的化学方程式为：

    S+O₂SO₂

    2SO₂+O₂2SO₃

    SO₃+H₂O====H₂SO₄

    氧气和硫酸之间的质和量的关系为(不计原料损失)：

    设每小时消耗的空气在标准状况下的体积为V。

         2/3O₂          —        H₂SO₄

2/3×22.4×10³ cm³           98 t

    21％·V                       98％·a t

    经计算得：V=1600a m³

    (2)由S(s)+O₂(g)SO₂(g)，可知在同温、同压下，硫磺燃烧前后气体体积不变。?a t 98％的浓硫酸中H₂SO₄的物质的量为a×10 kmol,则硫磺燃烧生成的SO₂的物质的量也为a×10 kmol。

    根据O₂体积守恒，列代数方程：

    1600a m³×21%=1600a m³×b%+a×a×10 kmol×22.4 m³·（kmol）^-1

    化简得：b%=7%

答案：(1)1600a  (2)7%