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(2009?南通二模)硫酸工业中通常将尾气转化为硫酸铵,既能防止对大气的污染,又能充分利用原料.请回答下列问题:
(1)硫酸工业尾气中SO2、O2的体积分数分别为0.4%和0.5%.向硫酸工业尾气中通入空气(设空气中O2的体积分数为20.5%,且不含SO2),使SO2的体积分数由0.4%降为0.2%.
①通入的空气与原硫酸工业尾气的体积比为
1:1
1:1

②通入空气后的混合气体中O2的体积分数为
10.5%
10.5%

(2)在400℃时,将经上述通入空气后的硫酸工业尾气以5×103L/h的速率通过V2O5催化剂层后,再与NH3混合,同时缓慢喷入冷水,此时气体温度迅速由约400℃下降为200℃,在热的结晶装置中得到(NH42SO4晶体.
①生产中,NH3的通过速率约为
20
20
L/h时,原子利用率最高(设SO2的转化率为100%).
②某硫酸厂每天排放出的尾气折算成标准状况下的体积为5×105m3.按上述方法该厂每月(以30天计)最多能获得多少吨硫酸铵?
分析:(1)①0.4%降为0.2%根据二氧化硫体积不变,所以总体积必须变为原来得2倍进行分析;
②设通入空气体积与硫酸工业废气体积都为100L进行计算;
(2)①根据两个方程式推出而二氧化硫与氨气的体积比,再根据二氧化硫的体积计算出氨气的体积;
②根据二氧化硫的体积分数计算出二氧化硫的体积,再计算出二氧化硫的质量,再计算出硫酸铵的质量.
解答:解:(1)①SO2的体积分数由0.4%降为0.2%因为二氧化硫体积不变,所以总体积必须变为原来的2倍,即空气与尾气的体积比为1:1;故答案为:1:1;
②设通入空气体积与硫酸工业废气体积都为100L则含氧气的体积为:100L×0.5%+100L×20.5%=21L,则混合后氧气体积分数为:
21L
200L
×100%
=10.5%  故答案为:10.5%;
(2)①由通入空气后的硫酸工业尾气以5×103L/h的速率通过V2O5催化剂,可知通过二氧化硫的体积是5×103L/h×0.2%=10L/h;由2SO2+O2
催化剂
.
2SO3; SO3+H2O+2NH3=(NH42SO4可推出二氧化硫与氨气的分子个数比为1:2,所以体积比也是1:2,所以氨气的速率为20L/h;故答案为:20;
②由方程式可知二氧化硫与硫酸铵的分子个数比为1:1,所以
SO2----------------------------(NH42SO4
22.4×10-3m3                     132×10-6
30×5×105 m3×0.4%(正常排气未稀释)    x
x≈353.57吨
即该厂每月能生产353.57吨硫酸铵.
点评:本题考查了工业制硫酸的尾气处理,解答本题容易出错的地方是通入空气后的混合气体中O2的体积分数的计算,要设出原来尾气和空气的体积,再进行计算.
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