题目内容

硫酸工业中通常将尾气转化为硫酸铵，反应的化学方程式为2SO₂+O₂ $数学公式$ 2SO₃； SO₃+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₄．
（1）硫酸工业尾气中SO₂、O₂的体积分数分别为0.4%和0.5%．向硫酸工业尾气中通入空气（设空气中O₂的体积分数为20.5%，且不含SO₂）使SO₂的体积分数由0.4%降为0.2%．
①．通入的空气与原硫酸工业尾气的体积比为．
②．通入空气后的混合气体中O₂的体积分数为．
（2）在相同状况下，气体之间反应的体积之比等于化学计量数之比．在400℃时，将上述通入空气后的硫酸工业尾气以5×10³L/h的速率通过V₂O₅催化剂层后，再与NH₃混合，同时缓慢喷入冷水，得到（NH₄）₂SO₄晶体．
①．生产中，相同状况下NH₃的通过速率为__L/h时，原子利用率最高（设SO₂的转化率为100%）．
②．某硫酸厂每天排放出的尾气的体积为5×10⁵m³（该状况下SO₂的密度为2.857g/L）．按上述方法该厂每月（以30天计）最多能获得多少吨硫酸铵？

解：（1）①SO₂的体积分数由0.4%降为0.2%因为二氧化硫体积不变，所以总体积必须变为原来的2倍，即空气与尾气的体积比为1：1；
②设通入空气体积与硫酸工业废气体积都为100L则含氧气的体积为：100L×0.5%+100L×20.5%=21L，则混合后氧气体积分数为： $\text{[math]}$ ×100%=10.5%；
（2）①由通入空气后的硫酸工业尾气以5×10³L/h的速率通过V₂O₅催化剂，可知通过二氧化硫的体积是5×10³L/h×0.2%=10L/h；由2SO₂+O₂ $\text{[math]}$ 2SO₃； SO₃+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₄可推出二氧化硫与氨气的分子个数比为1：2，所以体积比也是1：2，所以氨气的速率为20L/h；
②二氧化硫总体积：5×10⁵m³×30×0.2%=3×10⁴m³=3×10⁷L二氧化硫的质量 $\text{[math]}$ =10500525g=10.5吨，由方程式可知二氧化硫与硫酸铵的分子个数比为1：1所以
SO₂---（NH₄）₂SO₄64 132
10.5吨 X
根据： $\text{[math]}$ 解得X=21.656吨
故答案为：（1）故答案为：（1）①1：1 ②10.5% （2）①20 ②21.656吨
分析：（1）①0.4%降为0.2%根据二氧化硫体积不变，所以总体积必须变为原来得2倍进行分析；②设通入空气体积与硫酸工业废气体积都为100L进行计算；（2）①根据两个方程式推出而二氧化硫与氨气的体积比，再根据二氧化硫的体积计算出氨气的体积．②根据二氧化硫的体积分数计算出二氧化硫的体积，再计算出二氧化硫的质量，再计算出硫酸铵的质量．
点评：解答本题容易出错的地方是通入空气后的混合气体中O₂的体积分数的计算，要设出原来尾气和空气的体积，再进行计算思路就很条理了．