Question

18．火山噴發(fā)產(chǎn)生的硫磺可用于上產(chǎn)生重要的化工原料硫酸，某企業(yè)用如圖2所示的工藝流程生產(chǎn)硫酸：

請回答下列問題
（1）硫酸的用途非常廣泛，可應用于下列哪些BC（可多選）
A．過磷酸鈣的制備
B．表面活性劑“烷基苯硫酸鈉”的合成
C．鉛蓄電池的生產(chǎn)
（2）為充分利用反應放出的熱量，接觸室中應安裝熱交換器（填設備名稱）吸收塔中填充有許多瓷管，其作用是增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面，有利于三氧化硫的吸收
（3）工業(yè)對硫酸廠尾氣的處理方法一般是用氨水來吸收
（4）如果進入接觸室的混合氣（含SO₂體積分數(shù)為7%、O₂為11%，N₂為82%）中SO₂平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強的關系如圖1所示，在實際生產(chǎn)中，SO₂催化氧反應的條件選擇常壓和450℃，而沒有選擇SO₂轉(zhuǎn)化率更高的B會C點對應的反應條件，其原因分別是不選B點，壓強越大對設備的投資越大，消耗的動能大，SO₂的轉(zhuǎn)化率在1個大氣壓時，已經(jīng)很高了，再提高壓強SO₂的轉(zhuǎn)化率提高不大；不選C點，因為C點溫度低，SO₂的轉(zhuǎn)化率雖然很高，但是催化劑的催化效率降低，450℃時催化劑的催化效率最高，所以選擇A點，不選擇C點        
（5）為使硫磺充分燃燒，經(jīng)流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%，為提高SO₂轉(zhuǎn)化率，經(jīng)流量計2的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時理論需氧量的2.5倍，則生產(chǎn)過程中流經(jīng)流量計1和流量計2的空氣體積比應為6：5假設接觸室中SO₂的轉(zhuǎn)化率為95%，b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分數(shù)為0.39%（空氣中氧氣的體積分數(shù)按0.2計）

Answer 1

分析 （1）A、橡膠硫化所用到的為單質(zhì)硫；
B、烷基苯磺酸鈉中含有磺酸基，制取過程中需要發(fā)生磺化反應；
C、鉛蓄電池中需要用到硫酸和硫酸鉛；
（2）充分利用能量，應安裝熱交換器，吸引塔中填充許多瓷管，增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面；
（3）二氧化硫是酸性氧化物，可用堿性物質(zhì)氨水來處理；
（4）從溫度、壓強對SO₂的轉(zhuǎn)化率進行分析；
（5）假設SO₂的體積為x，經(jīng)流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%，則流量計1中通入氧氣的體積為1.5x，經(jīng)流量計2的氧氣量為接觸室中SO₂完全氧化時理論需氧量的2.5倍，則流量計2中通入氧氣的體積為2.5×0.5x=1.25x，則流量計1中通入空氣的體積為7.5x，流量計2中通入空氣的體積為6.25x；燃燒室剩余空氣6.5x，接觸室剩余空氣6.25x-0.5×0.95x=5.775x，剩余SO₂0.05x，故b管尾氣中SO₂的體積分數(shù)=$\frac{V（S{O}_{2}）}{V（總）}$，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）A、橡膠硫化所用到的為單質(zhì)硫，故A錯誤；
B、烷基苯磺酸鈉中含有磺酸基，制取過程中需要發(fā)生磺化反應，磺化反應就是與硫酸發(fā)生的取代反應，故B正確；
C、鉛蓄電池中需要用到硫酸作電解質(zhì)溶液，故C正確；
故選：BC；
（2）充分利用能量，應安裝熱交換器，吸引塔中填充許多瓷管，增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面，有利于三氧化硫的吸收，
故答案為：熱交換器；增大三氧化硫與濃硫酸的接觸面，有利于三氧化硫的吸收；
（3）硫酸工業(yè)的尾氣中含有二氧化硫，二氧化硫是酸性氧化物，可用堿性物質(zhì)氨水來處理，故答案為：用氨水來吸收；
（4）由圖2可知，不選B點，壓強越大對設備的投資越大，消耗的動能大，SO₂的轉(zhuǎn)化率在1個大氣壓時，已經(jīng)很高了，再提高壓強SO₂的轉(zhuǎn)化率提高不大；不選C點，因為C點溫度低，SO₂的轉(zhuǎn)化率雖然很高，但是催化劑的催化效率降低，450℃時催化劑的催化效率最高，所以選擇A點，不選擇C點；
故答案為：不選B點，壓強越大對設備的投資越大，消耗的動能大，SO₂的轉(zhuǎn)化率在1個大氣壓時，已經(jīng)很高了，再提高壓強SO₂的轉(zhuǎn)化率提高不大；不選C點，因為C點溫度低，SO₂的轉(zhuǎn)化率雖然很高，但是催化劑的催化效率降低，450℃時催化劑的催化效率最高，所以選擇A點，不選擇C點；
（5）燃燒室中的反應為S+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$SO₂，假設SO₂的體積為x，則流量計1中通入氧氣的體積為1.5x，接觸室中的反應為2SO₂+O₂?2SO₃，則流量計2中通入氧氣的體積為2.5×0.5x=1.25x；流量計1中通入空氣的體積為7.5x，流量計2中通入空氣的體積為6.25x，故流經(jīng)流量計1和流量計2的空氣體積比應為7.5x：6.25x=6：5；燃燒室剩余空氣6.5x，接觸室剩余空氣6.25x-0.5×0.95x=5.775x，剩余SO₂0.05x，故b管尾氣中SO₂的體積分數(shù)為$\frac{0.05x}{6.5x+5.775x+0.05x}$×100%=0.39%；
故答案為：6：5；0.39%；

點評 本題是對化學與技術及工業(yè)生產(chǎn)的考查，需要學生細讀生產(chǎn)工藝圖中各物質(zhì)的變化進行解答，把握氨堿法、制備濃硫酸的工藝流程及設備的作用、發(fā)生的化學反應為解答的關鍵，題目難度中等．