Question

【化学选修2：化学与技术】
（1）火山喷发所产生的硫磺可用于生产重要的化工原料硫酸．某企业用右图所示的工艺流程生产硫酸：

请回答下列问题：
①为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装

 

（填设备名称）．吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是

 

．
②为使硫磺充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%．为提高SO₂转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为

 

．假设接触室中SO₂的转化率为95%，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为

 

．（空气中氧气的体积分数按0.2计），该尾气的处理方法是

 

．
③与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是

 

（可多选）．
A．耗氧量减少　　　　　　B．二氧化硫的转化率提高
C．产生的废气减少       D．不需要使用催化剂
（2）硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面

 

（可多选）．
A．橡胶的硫化        B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C．铅蓄电池的生产    D．过磷酸钙的制备
（3）矿物燃料的燃烧是产生大气中SO₂的主要原因之一．在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO₂的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：工业制取硫酸

专题：氧族元素

分析：（1）①SO₂与O₂的反应为放热反应，为了充分利用能量，应安装热交换器；吸收塔中填充许多瓷管，增大三氧化硫与浓硫酸的接触面，有利于三氧化硫的吸收．
②根据反应过程分布计算；
③A、硫铁矿中铁的氧化需要消耗O₂；
B、原料选择与SO₂的转化率无关；
C、用硫铁矿为原料产生的废渣较多，但废气量相同；
D、用SO₂制取SO₃的过程中都需要使用催化剂；
（2）A、橡胶硫化所用到的为单质硫；
B、烷基苯磺酸钠中含有磺酸基，制取过程中需要发生磺化反应；
C、铅蓄电池中需要用到硫酸和硫酸铅；
D、过磷酸钙的制取过程中需要浓硫酸和磷矿石；
（3）CaCO₃高温分解生成CO₂和CaO，SO₂为酸性氧化物，可以和碱性氧化物CaO反应生成CaSO₃，而CaSO₃易被氧化为CaSO₄．

解答： 解：（1）①SO₂与O₂的反应为放热反应，为了充分利用能量，应安装热交换器；吸收塔中填充许多瓷管，增大三氧化硫与浓硫酸的接触面，有利于三氧化硫的吸收，故答案为：热交换器；使浓H₂SO₄与SO₃充分接触；
②燃烧室中的反应为S+O₂

点燃  .

SO₂，假设SO₂的体积为x，则流量计1中通入氧气的体积为1.5x，接触室中的反应为2SO₂+O₂

催化剂  .

△

2SO₃，则流量计2中通入氧气的体积为1.25x；流量计1中通入空气的体积为7.5x，流量计2中通入空气的体积为6.25x，故流经流量计1和流量计2的空气体积比应为7.5x：6.25x=6：5；燃烧室剩余空气6.5x，接触室剩余空气6.25x-x=5.775x，剩余SO₂为0.05x，故b管尾气中SO₂的体积分数为0.41%；SO₂为酸性氧化物，可以用碱液（如氨水）吸收，
故答案为：6：5；0.41%； 用氨水吸收；
③硫铁矿中铁的氧化需要消耗O₂，A项正确；原料选择与SO₂的转化率无关，B项错误；用硫铁矿为原料产生的废渣较多，但废气量相同，C项错误；用SO₂制取SO₃的过程中都需要使用催化剂，D项错误，故选：A；
（2）橡胶硫化所用到的为单质硫，A项错误；烷基苯磺酸钠中含有磺酸基，制取过程中需要发生磺化反应，B项正确；铅蓄电池中需要用到硫酸和硫酸铅，C项正确；过磷酸钙的制取过程中需要浓硫酸和磷矿石，D项正确，故选：BCD；
（3）CaCO₃高温分解生成CO₂和CaO，SO₂为酸性氧化物，可以和碱性氧化物CaO反应生成CaSO₃，而CaSO₃易被氧化为CaSO₄，所以发生反应的化学方程式为：CaCO₃═CaO+CO₂↑   SO₂+CaO═CaSO₃　2CaSO₃+O₂═2CaSO₄，故答案为：CaCO₃═CaO+CO₂↑、SO₂+CaO═CaSO₃、2CaSO₃+O₂═2CaSO₄．

点评：本题是对化学与技术及工业生产的考查，需要学生细读生产工艺图中各物质的变化进行解答，把握氨碱法、制备浓硫酸的工艺流程及设备的作用、发生的化学反应为解答的关键，题目难度中等．