Question

5．二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用．二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要气体．无论是实验室制备还是工业生产，二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要．
完成下列填空：
I．某工厂废气中含有S0₂，可将S0₂转化为（NH₄）₂SO₄而除去．其过程为：将废气经初步处理，使其中0₂的体积分数为lO%（这时SO₂的体积分数为0.2%），并在400℃时以5m³/h的速率通过V₂0₅触媒层，然后与流量为25L/h的NH₃混合，再喷入流量为290g/h的冷水，此时气体温度迅速从400℃下降至200℃，在结晶装置中得到（NH₄）₂SO₄晶体．据此回答下列问题：
（1）按反应中的理论值，S0₂和0₂的物质的量之比为2：1，该资料中废气中SO₂与O₂的物质的量之比为1：50，原因是增大0₂的浓度，有利于平衡向生成S0₃的方向移动，提高S0₂的转化率．
（2）进行冷却的原因是降温有利于生成（NH₄）₂S0₄，高温时（NH₄）₂S0₄会分解．
（3）有资料报道：“最近研制出一种性能优越的催化剂，可以将SO₂全部催化氧化为SO₃这种资料报道可信吗？不可信（填“可信”或“不可信”），其理由是S0₂与0₂的反应是可逆反应，催化剂不能使化学平衡发生移动，故不可能使S0₂全部转化为S0₃．
（4）如果将S0₂全部转化为S0₃，SO₃又全部转化成（NH₄）₂SO₄，则按题给数据计算，NH₃的每小时通入量至少应是20 L，由此可得出上述过程NH₃的利用率为80%．
Ⅱ．在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH值，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙．
（5）二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为Ca（HC0₃）₂或碳酸氢钙．
（6）亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式：Ca（HS0₃）₂+0₂=CaS0₄+H₂S0₄．

Answer 1

分析 （1）依据平衡移动原理，增大一种反应物用量可以提高另一种反应物转化率，据此解答；
（2）依据铵盐的不稳定性，结合题意：有利于（NH₄）₂S0₄的生成；
（3）催化剂不能引起平衡移动，结合可逆反应不能进行到底的特点解答；
（4）废气中每小时排放S0₂为：1000 L/m³×5 m³/h×0.2%=10 L/h，氨气与S0₂气体的速度比值为：v（NH₃）：v（S0₂）=2：1，NH₃的每小时通入量至少应是20 L，NH₃的利用率为20÷25=0.8即80%；
（5）碳酸钙与二氧化碳和水反应生成碳酸氢钙；
（6）亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧化为硫酸钙．

解答 解：（1）废气中含S0₂：0.2%，0₂：10%（体积分数），则相当于体积比2：100．即1：50，根据化学平衡移动原理，过量的0₂可以提高SO₂的转化率，采用这样比值增大O₂的浓度，提高了SO₂的转化率；
故答案为：增大0₂的浓度，有利于平衡向生成S0₃的方向移动，提高S0₂的转化率；
（2）依据题意可知，低温有利于生成硫酸铵，且硫酸铵为铵盐，具有不稳定性，受热易分解；
故答案为：（NH₄）₂S0₄在温度高时会分解并且有利于（NH₄）₂S0₄的生成；
（3）催化剂只能改变化学反应速率，不能使化学平衡发生移动；
故答案为：不科学；S0₂与0₂的反应是可逆反应，催化剂不能使化学平衡发生移动，故不可能使S0₂全部转化为S0₃；
（4）废气中每小时排放S0₂为：1000 L/m³×5 m³/h×0.2%=10 L/h，氨气与S0₂气体的速度比值为：v（NH₃）：v（S0₂）=2：1，NH₃的每小时通入量至少应是20 L，NH₃的利用率为20÷25=0.8即80%；
故答案为：20； 80%；
（5）碳酸钙与二氧化碳和水反应生成碳酸氢钙；
故答案为：Ca（HC0₃）₂或碳酸氢钙；
（6）亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧化为硫酸钙，方程式：Ca（HS0₃）₂+0₂=CaS0₄+H₂S0₄；
故答案为：Ca（HS0₃）₂+0₂=CaS0₄+H₂S0₄．

点评 本题通过煤燃烧的脱硫过程考查了方程式书写、化学平衡影响因素、有关计算，题目难度中等，掌握二氧化硫的性质是解题关键．