Question

【化学—选修2：化学与技术】(15分）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

(第一空1分，其余空2分）（1）热交换器 ；增加SO3与浓硫酸的接触面积，有利于SO3的吸收

（2）1.2:1(或6:5） ；0.004 ；用氨水吸收 （3）A （4）BCD

（5）CaCO3=CaO＋CO2↑；2SO2＋2CaO＋O2=2CaSO4(或2SO2＋2CaCO3＋O2=2CaSO4＋2CO2）

【解析】

试题分析：（1）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装热交换器。吸收塔中填充有许多瓷管，可以增加SO3与浓硫酸的接触面积，有利于SO3的吸收。

（2）燃烧室中发生的反应为S+O2SO2，假设生成SO2的物质的量为1mol，则根据方程式可知流量计1中通入氧气的物质的量为1.5mol，接触室中发生的反应为2SO2+O22SO3，则流量计2中通入氧气的物质的量为1.25mol；流量计1中通入空气的物质的量为7.5mol，流量计2中通入空气的物质的量为6.25mol，故流经流量计1和流量计2的空气体积比应为7.5：6.25＝6：5；燃烧室中剩余空气的物质的量为6.5mol，接触室中剩余空气的物质的量为6.25—＝5.775mol，剩余SO2的物质的量为1mol×5%＝0.05mol，所以b管尾气中SO2的体积分数为；SO2是酸性氧化物，因此尾气的处理方法是用氨水吸收。

（3）A、硫铁矿中铁的氧化需要消耗氧气，A正确；B、原料选择与SO2的转化率没有关系，B错误；C、用硫铁矿为原料产生的废渣较多，C错误；D、用SO2制取SO3的过程中都需要使用催化剂，D错误，选A。

（4）A．橡胶的硫化利用的是单质S，A错误；B．浓硫酸表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成，B正确；C．铅蓄电池的生产需要硫酸，C正确；D．过磷酸钙的制备需要浓硫酸和磷矿石，D正确，答案选BCD。

（5）在脱硫过程中碳酸钙分解生成氧化钙和CO2，方程式为CaCO3CaO＋CO2↑。生成的氧化钙吸收SO2最终转化为硫酸钙，反应的化学方程式为2SO2＋2CaO＋O2＝2CaSO4(或2SO2＋2CaCO3＋O2＝2CaSO4＋2CO2）。

考点：考查工业制备硫酸的分析与应用