Question

氨酸法处理冶炼厂制酸尾气及鼓风炉烟气中的低  浓度SO₂气体具有较好的应用前景，符合低碳经济的要求．氨酸法脱硫的工艺流程及原理如下．

以氨水（20%）为吸收剂，将吸收液在喷淋塔中自塔项喷淋，与烟气逆流接触．NH₄HSO₃与氨水发生反应重新生成（NH₄）₂SO₃，从而维持了吸收液的吸收能力．亚硫酸铵被氧化风机鼓入的空气强制氧化，最终生成硫酸铵：
①NH₃+H₂O=NH₃?H₂O               ②SO₂+2NH₃?H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O
③（NH₄）₂SO₃+SO₂+H₂O=2NH₄HSO₃   ④NH₄HSO₃+NH₃=（NH₄）₂SO₃
⑤（NH₄）₂SO₃+

1

2

O₂=（NH₄）₂SO₄
（1）将吸收液自塔顶喷淋，与烟气逆流接触的优点是

 

．
（2）为了提高原料的利用率，很多工业生产采用循环工艺．下列工业生产中，采用循环操作的是

 

（填写序号）．
①氯碱工业       ②合成氨       ③氨氧化法制硝酸       ④联合制碱工业
（3）氨酸法处理冶炼厂制酸尾气及鼓风炉烟气时未采用循环操作，但其最终产物在生产中可做

 

使用，从而取得良好的经济效益．在合成氨及硫酸工业中涉及一些可逆反应，下列措施可用勒夏特列原理解释的有

 

（填写序号）．
①合成氨工业在高压下进行；
②硫酸工业的催化氧化在常压下进行：
⑨合成氨工业及时将氨液化分离；
④硫酸工业净化后的炉气中含有过量空气；
⑤合成氨工业和硫酸工业都用适宜的温度
（4）处理硫酸工业尾气的传统方法是在生成的（NH₄）₂SO₃中加硫酸，请写出相应的化学反应方程式的化学方程式

 

．和通入空气氧化相比较，说明哪种方法较好

 

．
（5）有人研究用Na₂SO₃作为治理SO₂污染的一种新方法，该方法的第一步是用Na₂SO₃水溶液吸收SO₂，第二步是加热吸收溶液，使之重新生成Na₂SO₃，同时得到含高浓度SO₂的水蒸气副产品．这种尾气处理方法与在生成的（NH₄）₂SO₃中加硫酸相比的优点是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,性质实验方案的设计

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：以氨水（20%）为吸收剂，将吸收液在喷淋塔中自塔项喷淋，与烟气逆流接触．NH₄HSO₃与氨水发生反应重新生成（NH₄）₂SO₃，从而维持了吸收液的吸收能力．亚硫酸铵被氧化风机鼓入的空气强制氧化，最终生成硫酸铵：
（1）将吸收液自塔顶喷淋，与烟气逆流接触的目的是二氧化硫和氨水充分接触；
（2）①氯碱工业中涉及反应为非可逆反应，进行程度比较彻底，不需要采用循环操作；
②合成氨生产中产生了氨气，采用循环操作可提高N₂、H₂的转化率；
③硝酸工业中涉及到合成氨，合成氨生产中产生了氨气，采用循环操作可提高N₂、H₂的转化率；
④联合制碱工业中生成二氧化碳可以循环使用；
（3）氨酸法处理冶炼厂制酸尾气及鼓风炉烟气时未采用循环操作，但其最终产物在生产中可生成铵盐；勒夏特列原理为：如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动，使用勒夏特列原理时，该反应必须是可逆反应且存在平衡过程，否则勒夏特列原理不适用；
（4）处理硫酸工业尾气的传统方法是在生成的（NH₄）₂SO₃中加硫酸生成硫酸铵、二氧化硫和水或硫酸氢铵、二氧化硫和水；此法会生成污染气体；
（5）依据反应过程分析，亚硫酸钠反应生成亚硫酸氢钠，加热重新生成亚硫酸钠．

解答： 解：（1）将吸收液自塔顶喷淋，与烟气逆流接触的优点是使SO₂与 NH₃?H₂O充分接触，故答案为：使SO₂与 NH₃?H₂O充分接触；
（2）①氯碱工业中涉及反应为非可逆反应，进行程度比较彻底，不需要采用循环操作，故①错误；
②合成氨生产中产生了氨气，采用循环操作可提高N₂、H₂的转化率，故②正确；
③硝酸工业中涉及到合成氨，合成氨生产中产生了氨气，采用循环操作可提高N₂、H₂的转化率，故③正确；
④联合制碱工业中生成二氧化碳，联合制碱工业可提高二氧化碳转化率，故④正确；
故选：②③④；
（3）氨酸法处理冶炼厂制酸尾气及鼓风炉烟气时未采用循环操作，但其最终产物在生产中可生成铵盐可以做化肥；
①合成氨工业在高压下进行，合成NH₃的反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，能用勒夏特列原理解释；
②硫酸工业的催化氧化在常压下进行，催化剂改变反应速率幕布改变化学平衡，增大压强平衡正向进行，所以不能用勒夏特列原理解释：
③合成氨工业及时将氨液化分离，减少生成物量，平衡正向进行，能用勒夏特列原理解释；
④硫酸工业净化后的炉气中含有过量空气，可以增大二氧化硫的转化率，能用勒夏特列原理解释；
⑤合成氨工业和硫酸工业都用适宜的温度，反应都是放热反应，适合的温度是为了找到反应速率，催化剂活性最大，不能用勒夏特列原理解释；
故①③④符合；
故答案为：化肥（或氮肥）；①③④；
（4）处理硫酸工业尾气的传统方法是在生成的（NH₄）₂SO₃中加硫酸生成硫酸铵、二氧化硫和水或硫酸氢铵、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O或（NH₄）₂SO₃+2H₂SO₄═2NH₄HSO₄+SO₂↑+H₂O；此法会生成污染气体，通入空气较好；
故答案为：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O或（NH₄）₂SO₃+2H₂SO₄═2NH₄HSO₄+SO₂↑+H₂O，通入空气氧化较好，因为加硫酸生成SO₂污染空气；
（5）由Na₂SO₃+H₂O+SO₂=2NaHSO₃、2NaHSO₃=Na₂SO₃+H₂O+SO₂↑，观察两个反应可知Na₂SO₃可循环使用，
故答案为：Na₂SO₃可循环使用．

点评：本题考查了物质分离方法，物质提纯方法理解应用，掌握物质性质和平衡移动原理化学方程式书写式解题关键，题目难度中等．