Question

(15分)【化学—选修化学与技术】印尼火山喷发不仅带来壮观的美景，还给附近的居民带来物质财富，有许多居民冒着生命危险在底部的火山口收集纯硫磺块来赚取丰厚收入。硫磺可用于生产化工原料硫酸。某工厂用下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．产生的废渣减少        D．不需要使用催化剂

（4）硫酸的用途非常广，可应用于下列哪些方面__________________________。

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

（5）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）热交换器（1分） 增加SO3与浓硫酸的接触面积，有利于SO3的吸收（2分）

（2）1.2:1(或6:5)（2分） 0.004（2分）用氨水吸收 （2分）

（3）AC （2分） （4）BCD（2分）

（5）CaCO3=CaO＋CO2↑；2SO2＋2CaO＋O2=2CaSO4

或2SO2＋2CaCO3＋O2=2CaSO4＋2CO2（2分）

【解析】

试题分析：本题词是硫酸工业制法的流程。（1）SO2的催化氧化，为放热反应，使用热交换器可以充分利用反应放出的热量，对原料气进行预热；吸收塔中填充瓷管的作用是增加接触面积；燃烧室S+O2=SO2，1mol，则经流量计1通入的氧气为V1=1.5mol，反应后气体总量为1.5mol×5＝7.5mol，接触室2SO2+O2=2SO3，1molSO2转化需要.5molO2，2通入的氧气为V2=0.5mol×2.5＝1.25 mol，则＝1.2；反应后气体总量为7.5mol＋1.25mol×5－1mol×95%×1/2＝13.275mol，则尾气中SO2的体积分数为＝0.004；硫酸工业中，尾气SO2用氨水吸收，再用硫酸处理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3，(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O，生成的(NH4)2SO4可作肥料；

（3）FeS2，硫元素氧化生成SO2的同时，铁元素也被氧化生成Fe2O3(废渣)，与硫磺直接燃烧相比，耗氧量增加，产生的废渣也增加；故AC选项符合题意。

（4）橡胶的硫化是采用硫磺；合成烷基苯磺酸钠需要先合成苯磺酸，而苯磺酸通过苯与浓硫酸的磺化反应生成；铅蓄电池用硫酸作为电解液；过磷酸钙通过磷酸钙与硫酸反应得到；BCD选项满足题意可选。

（5）碳酸钙先分解，生成CaO再结合SO2生成CaSO3，CaSO3不稳定，在空气中容易被氧化成CaSO4。

考点：硫酸工业制造流程，涉及混合物含量的测定、尾气的处理、硫酸的应用及含硫燃料的脱硫等。