Question

(1)火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸：

请回答下列问题：
①为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装________(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是___________________________________。
②为使硫黄充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%，为提高SO₂转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为________。假设接触室中SO₂的转化率为95%，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为________(空气中氧气的体积分数按0.2计)，该尾气的处理方法是________。
③与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是________(可多选)。
A．耗氧量减少  B．二氧化硫的转化率提高
C．产生的废渣减少  D．不需要使用催化剂
(2)硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面________(可多选)。
A．橡胶的硫化
B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C．铅蓄电池的生产
D．过磷酸钙的制备
(3)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO₂的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO₂的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式________________________。

Answer 1

(1)①热交换器　增加SO₃与浓硫酸的接触面积，有利于SO₃的吸收　②1.2　0.004　用氨水吸收　③A、C
(2)B、C、D
(3)CaCO₃CaO＋CO₂↑；2SO₂＋2CaO＋O₂2CaSO₄(或2SO₂＋2CaCO₃＋O₂2CaSO₄＋2CO₂)

(1)①接触室中进行的反应为SO₂的催化氧化，为放热反应，使用热交换器可以充分利用反应放出的热量，对原料气进行预热。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接触面积。
②S＋O₂=SO₂参加反应的硫黄为1 mol，则经流量计1通入的氧气为1.5 mol，反应后气体总量为1.5 mol×5＝7.5 mol，
2SO₂ ＋O₂   2SO₃　ΔV
2　　　 1　　　   2　 1
1 mol　0.5 mol
经流量计2通入的氧气为0.5 mol×2.5＝1.25 mol，则 ＝1.2。反应后气体总量为7.5 mol＋1.25 mol×5－1 mol×95%× ＝13.275 mol，则尾气中SO₂的体积分数为＝0.004。
硫酸工业中，尾气SO₂用氨水吸收，再用硫酸处理：SO₂＋2NH₃＋H₂O=(NH₄)₂SO₃，(NH₄)₂SO₃＋H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄＋SO₂↑＋H₂O。生成的(NH₄)₂SO₄可作肥料。
③硫铁矿的含硫成分为FeS₂，硫元素被氧化生成SO₂的同时，铁元素也被氧化生成Fe₂O₃(废渣)，与硫黄直接燃烧相比，耗氧量增加，产生的废渣也增加。
(2)橡胶的硫化是采用硫黄；合成烷基苯磺酸钠需要先合成烷基苯磺酸，而烷基苯磺酸通过烷基苯与浓硫酸的磺化反应生成；铅蓄电池用硫酸作为电解质溶液；过磷酸钙通过磷酸钙与硫酸反应制得。
(3)CaCO₃ CaO＋CO₂↑
SO₂＋CaO CaSO₃
2CaSO₃＋O₂=2CaSO₄
CaSO₃不稳定，在空气中容易被氧化成CaSO₄。