Question

【題目】【化學-選修2：化學與技術】印尼火山噴發不僅帶來壯觀的美景，還給附近的居民帶來物質財富，有許多居民冒著生命危險在底部的火山口收集純硫磺塊來賺取豐厚收入。硫磺可用于生產化工原料硫酸。某工廠用如圖所示的工藝流程生產硫酸：

請回答下列問題：

（1）為充分利用反應放出的熱量，接觸室中應安裝 （填設備名稱）．吸收塔中填充有許多瓷管，其作用是 。

（2）為使硫磺充分燃燒，經流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%，為提高SO2轉化率，經流量計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，則生產過程中流經流量計1和流量計2的空氣體積比應為 。假設接觸室中SO2的轉化率為95%，b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分數為 （空氣中氧氣的體積分數按0.2計），該尾氣的處理方法是 。

（3）與以硫鐵礦為原料的生產工藝相比，該工藝的特點是 （可多選）。

A．耗氧量減少 B．二氧化硫的轉化率提高 C．產生的廢渣減少 D．不需要使用催化劑

（4）硫酸的用途非常廣，可應用于下列哪些方面 。

A．橡膠的硫化 B．表面活性劑“烷基苯磺酸鈉”的合成 C．鉛蓄電池的生產 D．過磷酸鈣的制備

（5）礦物燃料的燃燒是產生大氣中SO2的主要原因之一．在燃煤中加入適量的石灰石，可有效減少煤燃燒時SO2的排放，請寫出此脫硫過程中反應的化學方程式 。

Answer 1

【答案】（1）熱交換器；使濃H2SO4與SO3充分接觸 （2）6：5；0．41%；用氨水吸收；（3）AC

（4）BCD （5）CaCO3CaO+CO2↑、SO2+CaOCaSO3、2CaSO3+O2═2CaSO4

【解析】

試題分析：（1）①接觸室中進行的反應為SO2的催化氧化，為放熱反應，使用熱交換器可以充分利用反應放出的熱量，對原料氣進行預熱。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接觸面積，使濃H2SO4與SO3充分接觸；

（2）燃燒室中的反應為S+O2SO2，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+O22SO3，則流量計2中通入氧氣的體積為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-x＝5.775x，剩余SO2為0.05x，故b管尾氣中SO2的體積分數為0.41%；硫酸工業中，尾氣SO2用氨水吸收，再用硫酸處理：SO2＋2NH3＋H2O＝（NH4)2SO3，（NH4)2SO3＋H2SO4＝（NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O。生成的（NH4)2SO4可作肥料；

（3）硫鐵礦的含硫成分為FeS2，硫元素被氧化生成SO2的同時，鐵元素也被氧化生成Fe2O3（廢渣)，與硫黃直接燃燒相比，耗氧量增加，產生的廢渣也增加。答案選AC；

（4）橡膠的硫化是采用硫黃；合成烷基苯磺酸鈉需要先合成烷基苯磺酸，而烷基苯磺酸通過烷基苯與濃硫酸的磺化反應生成；鉛蓄電池用硫酸作為電解質溶液；過磷酸鈣通過磷酸鈣與硫酸反應制得。答案選BCD；

（5）CaCO3高溫分解生成CO2和CaO，SO2為酸性氧化物，可以和堿性氧化物CaO反應生成CaSO3，而CaSO3易被氧化為CaSO4，所以發生反應的化學方程式為：CaCO3CaO+CO2↑，SO2+CaO═CaSO3，2CaSO3+O2═2CaSO4。