摘要:第三节 综合计算 教学主要内容1.掌握隐蔽性问题的发现和处理方法

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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。

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  用Na2SO3和硫粉在水溶液中加热反应,可制得Na2S2O310℃和70℃时,Na2S2O3100 g水中的溶解度分别为60.0 g212.0 g.常温下,从溶液中析出的晶体是Na2S2O3·5H2O.已知Na2S2O3在酸性溶液中立即完全分解Na2S2O32HCl===S↓+SO2↑+H2O2NaCl.现取15.1 g Na2SO3溶于80 mL 水.另取 5.0 g 硫粉,用少许乙醇润湿后(以便硫能被水浸润),加到上述溶液中,用小火加热至微沸,反应约1 h后过滤.滤液在100℃经蒸发、浓缩、冷却至10℃后析出Na2S2O3·5H2O晶体.

  (1)若加入的硫粉不用乙醇润湿,对反应的影响是_______(填写选项的字母)

  A.会降低反应速度

  B.需要提高反应温度

  C.将增大反应体系的pH

  D.会减少产量

  (2)反应1 h后过滤,目的是___________________

  (3)滤液中除Na2S2O3和可能未反应完全的Na2SO3外,最可能存在的无机杂质是_________.它是由_________产生的.如果滤液中该杂质的含量不很低,其检测的方法是______________

  (4)Na2SO3跟硫粉完全反应,当将滤液蒸发浓缩后,冷却至70℃,溶液的体积约30 mL,该溶液是否达到饱和?试通过计算说明(70℃时,Na2S2O3饱和溶液的密度为1.17 g·cm3)

  (5)计算在100℃下将溶液蒸发至体积为30 mL,再冷却至10℃时所能得到的Na2S2O3·5H2O的质量,你认为________(填写一个选项的字母)

  A.前面提供的数据已经足够

  B.还需要提供100℃时溶液的密度(1.14 g·cm3)

  C.还需要提供结晶后剩余溶液的体积(10.0 mL)

  (6)根据第(5)小题你的选择(如选A则直接计算,如选BC则可选用其数据),计算从10℃,30.0 mL溶液中结晶而出的Na2S2O3·5H2O的质量.

 

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