Question

硫酸工業(yè)中通常將尾氣轉(zhuǎn)化為硫酸銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO₂+O₂ 2SO₃； SO₃+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₄．
（1）硫酸工業(yè)尾氣中SO₂、O₂的體積分數(shù)分別為0.4%和0.5%．向硫酸工業(yè)尾氣中通入空氣（設(shè)空氣中O₂的體積分數(shù)為20.5%，且不含SO₂）使SO₂的體積分數(shù)由0.4%降為0.2%．
①．通入的空氣與原硫酸工業(yè)尾氣的體積比為______．
②．通入空氣后的混合氣體中O₂的體積分數(shù)為______．
（2）在相同狀況下，氣體之間反應(yīng)的體積之比等于化學(xué)計量數(shù)之比．在400℃時，將上述通入空氣后的硫酸工業(yè)尾氣以5×10³L/h的速率通過V₂O₅催化劑層后，再與NH₃混合，同時緩慢噴入冷水，得到（NH₄）₂SO₄晶體．
①．生產(chǎn)中，相同狀況下NH₃的通過速率為______L/h時，原子利用率最高（設(shè)SO₂的轉(zhuǎn)化率為100%）．
②．某硫酸廠每天排放出的尾氣的體積為5×10⁵m³（該狀況下SO₂的密度為2.857g/L）．按上述方法該廠每月（以30天計）最多能獲得多少噸硫酸銨？

Answer 1

解：（1）①SO₂的體積分數(shù)由0.4%降為0.2%因為二氧化硫體積不變，所以總體積必須變?yōu)樵瓉淼?倍，即空氣與尾氣的體積比為1：1；
②設(shè)通入空氣體積與硫酸工業(yè)廢氣體積都為100L則含氧氣的體積為：100L×0.5%+100L×20.5%=21L，則混合后氧氣體積分數(shù)為：×100%=10.5%；
（2）①由通入空氣后的硫酸工業(yè)尾氣以5×10³L/h的速率通過V₂O₅催化劑，可知通過二氧化硫的體積是5×10³L/h×0.2%=10L/h；由2SO₂+O₂ 2SO₃； SO₃+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₄可推出二氧化硫與氨氣的分子個數(shù)比為1：2，所以體積比也是1：2，所以氨氣的速率為20L/h；
②二氧化硫總體積：5×10⁵m³×30×0.2%=3×10⁴m³=3×10⁷L二氧化硫的質(zhì)量=10500525g=10.5噸，由方程式可知二氧化硫與硫酸銨的分子個數(shù)比為1：1所以
SO₂---（NH₄）₂SO₄
64 132
10.5噸 X
根據(jù)：解得X=21.656噸
故答案為：（1）故答案為：（1）①1：1 ②10.5% （2）①20 ②21.656噸
分析：（1）①0.4%降為0.2%根據(jù)二氧化硫體積不變，所以總體積必須變?yōu)樵瓉淼?倍進行分析；②設(shè)通入空氣體積與硫酸工業(yè)廢氣體積都為100L進行計算；（2）①根據(jù)兩個方程式推出而二氧化硫與氨氣的體積比，再根據(jù)二氧化硫的體積計算出氨氣的體積．②根據(jù)二氧化硫的體積分數(shù)計算出二氧化硫的體積，再計算出二氧化硫的質(zhì)量，再計算出硫酸銨的質(zhì)量．
點評：解答本題容易出錯的地方是通入空氣后的混合氣體中O₂的體積分數(shù)的計算，要設(shè)出原來尾氣和空氣的體積，再進行計算思路就很條理了．