Question

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．某企业用如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，接触室中应安装热交换器（填设备名称）；吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是增加SO₃与浓硫酸的接触面积，有利于SO₃的吸收；吸收塔不用水而用98.3%浓硫酸吸收SO₃的原因是避免产生酸雾从而降低吸收效率．
（2）硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面B、C．
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．制备大量硫磺
（3）硫酸的各个生产环节中都有一些废渣、废液、废气产生，需要进行治理．由吸收塔排出的尾气中SO₂的含量若超过500 μL•L^-1，就要加以处理处理才能排出．处理方法之一是用氨水洗涤烟气脱硫，所得产物可作为肥料．请写出此脱硫过程中可能发生的化学方程式：SO₂+2NH₃•H₂O═（NH₄）₂SO₃+H₂O、2（NH₄）₂SO₃+O₂═2（NH₄）₂SO₄．
（4）用含硫量为a%硫矿制硫酸，若燃烧时损失b%的硫元素，由SO₂制SO₃的转化率为c%．则制取1吨98%的硫酸需这种硫矿$\frac{3200}{ac（1-b%）}$或$\frac{32×98%}{98×a%×（1-b%）×c%}$吨（用代数式表达）

Answer 1

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，吸收塔不用水而用98.3%浓硫酸吸收SO₃的原因是在吸收塔中生成的三氧化硫与水反应生成硫酸，若直接用水吸收会形成酸雾，因此在生产实践中采用98.3%的浓硫酸吸收；
（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．硫酸制硫磺理论上用较强还原剂能实现，但实际上成本太高，制备大量硫磺不可取；
（3）根据SO₂为酸性氧化物，与碱反应生成盐和水，亚硫酸盐易被空气氧化成硫酸盐书写；
（4）根据反应的转化关系式计算，关系式为：S～SO₂～SO₃～H₂SO₄；

解答 解：（1）SO₂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；在吸收塔中生成的三氧化硫与水反应生成硫酸，若直接用水吸收会形成酸雾，因此在生产实践中采用98.3%的浓硫酸吸收，避免产生酸雾从而降低吸收效率；
故答案为：热交换器；增加SO₃与浓硫酸的接触面积，有利于SO₃的吸收；避免产生酸雾从而降低吸收效率；
（2）A．橡胶硫化所用到的为单质硫，故A错误；
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，故B正确；
C．铅蓄电池中需要用到硫酸和硫酸铅，故C正确；
D．硫酸制硫磺理论上用较强还原剂能实现，但实际上成本太高，制备大量硫磺不可取，故D错误；
故选：BC；
（3）SO₂为酸性氧化物，与碱反应生成盐和水，化学方程式为：2NH₃•H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O，亚硫酸盐易被空气氧化成硫酸盐，
故答案为：2NH₃•H₂O+SO₂=（NH₄）₂SO₃+H₂O，2（NH₄）₂SO₃+O₂═2（NH₄）₂SO₄；
（4）根据反应的转化关系式计算，关系式为：S～SO₂～SO₃～H₂SO₄，设则制取1吨98%的硫酸需这种硫矿m吨，
S～～～～～～～～～～～～～～H₂SO₄
32                          98
m吨×a%×（1-b%）×c%         1吨×98%
解出 m=$\frac{32×98%}{98×a%×（1-b%）×c%}$  化简为     $\frac{3200}{ac（1-b%）}$；
故答案为：$\frac{3200}{ac（1-b%）}$或 $\frac{32×98%}{98×a%×（1-b%）×c%}$．

点评 本题是对化学与技术及工业生产的考查，把握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．