Question

接触法制硫酸是先把SO₂催化氧化成SO₃，然后再用水和浓硫酸吸收。某工厂接触室“出口气体”中含有N₂、O₂和少量的SO₂及体积分数为10%的SO₃。把“出口气体”送进吸收塔，使SO₃转化成发烟硫酸（可以看作是H₂SO₄与SO₃的混合物），其中SO₃的质量分数为20%。请计算：
（1）若发烟硫酸用H₂SO₄?xSO₃表示，则x的值是多少。
（2）若只用水吸收SO₃（假设吸收完全）生产该发烟硫酸，求448m³（已折算成标准状况）“出口气体”所需水的质量。
（3）若只用98%的浓硫酸来完全吸收SO₃生产该发烟硫酸，计算448m³（已折算成标准状况）“出口气体”所需98%的浓硫酸的质量。

Answer 1

依题意，可列式如下：
×100％＝20％
解得：x≈0.306。
（2）出口气体中所含SO₃的物质的量＝ ×10%=2×10³mol。
用水吸收SO₃生产发烟硫酸的反应若用常规的化学方程式表示，无疑会给计算带来麻烦，我们可以先将H₂SO₄?0.306SO₃变换成1.306SO₃?H₂O，然后反应用下式表示：
1.306SO₃+H₂O=1.306SO₃?H₂O
1.306mol  18g
2×10³mol  m（H₂O）
解得：m（H₂O）＝2.76×10⁴g。
（3）本小题的难度最大，解题的关键在于98％的浓硫酸的表示方式。根据组成可知98％的浓硫酸中硫酸和水的比例n（H₂SO₄）∶n（H₂O）= ，故可将其表示为H₂SO₄?H₂O/9或SO₃?10H₂O/9。则98%的浓硫酸吸收SO₃生产发烟硫酸的反应可表示为：
SO₃?10H₂O/9+SO₃→1.306SO₃?H₂O
再将该化学方程式配平：
SO₃?10H₂O/9+SO₃＝1.306×10SO₃/9?10_H2O/9
      100g           mol
  m（浓硫酸）      2×10³mol
解得：m（浓硫酸）＝4.43×10⁵g。
【试题分析】