Question

4．如图是工业上利用含SO₂的烟气制备K₂SO₄的流程．

（1）在“脱硫”反应中，CaCO₃粉碎后与水混合成悬浊液（填“溶液”“悬浊液”或“乳浊液”）后
，与含SO₂的烟气空气中气体反生成石膏（CaSO₄），写出反应的化学方程式2CaCO₃+2SO₂+O₂═2CaSO₄+2CO₂．
（2）石膏与饱和（NH₄）₃CO₃溶液相混合，发生反应Ⅰ时需不断搅拌，其目的是使原料充分反应，提高原料利用率．
（3）“操作I”中需要用到的玻璃仪器有普通漏斗、烧杯和玻璃棒所填仪器的作用是引流．
（4）写出反应Ⅱ的化学方程式KCl+（NH₄）₂SO₄═K₂SO₄+NH₄Cl．此反应的基本类型是复分解反应从生成物的溶解性角度分析该反应常温下能够发生的原因可能是常温下K₂SO₄的溶解度较小．此反应中浓氨水的作用是降低K₂SO₄的溶解度，使其更多析出．此反应需在密闭容器中进行的原因是NH₃具有挥发性．
（5）NH₄Cl在农业上可以用作化肥从NH₄Cl溶液中得到NH₄Cl可以采用加热浓缩，降温结晶过滤的方法．
（6）此工艺流程中可以循环利用的物质是CaCO₃．此工艺的重要意义在于减少污染．
（7）已知某工厂烟气中SO₂的浓度级别为二级，在该流程中96%的硫转化为K₂SO₄现生成了K₂SO₄5.22t至少处理了该烟气4×10¹⁵cm³（写出计算过程）

浓度级别	标准（mgm3）
一级	浓度≤0.15
二级	0.15＜浓度≤0.50
三级	0.50≤浓度≤0.70

Answer 1

分析 （1）根据“溶液”“悬浊液”或“乳浊液”的概念分析作答；根据CaCO₃与SO₂和空气中氧气反生成CaSO₄和CO₂的原理结合质量守恒定律分析作答；
（2）根据搅拌在化学反应中的作用分析作答；
（3）根据过滤的知识分析作答；
（4）根据反应Ⅱ中的反应物分析作答；
（5）根据NH₄Cl在农业上可以用作化肥，及结合物质溶解性的特点分析作答；
（6）根据工艺流程中可以循环利用的物质情况分析作答；
（7）根据物质转化的特点计算分析作答．

解答 解：（1）在“脱硫”反应中，CaCO₃粉碎后与水混合成悬浊液后，与含SO₂的烟气空气中气体反生成石膏（CaSO₄），写出反应的化学方程式是：2CaCO₃+2SO₂+O₂═2CaSO₄+2CO₂；（2）石膏与饱和（NH₄）₃CO₃溶液相混合，发生反应Ⅰ时需不断搅拌，其目的是：使原料充分反应，提高原料利用率；
（3）“操作I”是过滤操作，其中需要用到的玻璃仪器有普通漏斗、烧杯和玻璃棒，玻璃棒的作用是：引流；
（4）反应Ⅱ中的反应物是KCl和（NH₄）₂SO₄，反应的化学方程式是：KCl+（NH₄）₂SO₄═K₂SO₄+NH₄Cl；此反应的基本类型是：复分解反应；从生成物的溶解性角度分析该反应常温下能够发生的原因可能是：常温下K₂SO₄的溶解度较小；此反应中浓氨水的作用是：降低K₂SO₄的溶解度，使其更多析出；此反应需在密闭容器中进行的原因是：NH₃具有挥发性；（5）NH₄Cl在农业上可以用作化肥；由于NH₄Cl溶解度受温度影响较大，从NH₄Cl溶液中得到NH₄Cl可以采用加热浓缩，降温结晶的方法；
（6）观察分析此工艺流程，其中可以循环利用的物质是CaCO₃；．此工艺的重要意义在于减少污染；
（7）设生成了K₂SO₄5.22t需SO₂的质量是x，根据质量守恒定律：
SO₂→K₂SO₄
 64   174
  x   5.22t
$\frac{64}{174}$=$\frac{x}{5.22t}$
x=1.92t
由于在该流程中96%的硫转化为K₂SO₄
所以实际处理SO₂的质量：
1.92t÷96%
=2t
=2×10⁹mg
因为烟气中SO₂的浓度级别为二级，所以至少处理了该烟气的体积：
2×10⁹mg÷0.50mg/m³
=4×10⁹m³
=4×10¹⁵cm³
答：至少处理了该烟气4×10¹⁵cm³．
故答案为：（1）悬浊液；2CaCO₃+2SO₂+O₂═2CaSO₄+2CO₂；（2）使原料充分反应，提高原料利用率；
（3）玻璃棒；引流；
（4）KCl+（NH₄）₂SO₄═K₂SO₄+NH₄Cl；复分解反应；常温下K₂SO₄的溶解度较小；降低K₂SO₄的溶解度，使其更多析出；NH₃具有挥发性；
（5）化肥；降温结晶；
（6）CaCO₃减少污染；
（7）至少处理了该烟气4×10¹⁵cm³．

点评 本题通过物质的转化和制备，考查的知识点较多，只有全面地掌握有关的知识，才能解决好本题…