Question

如图是现今常规生产发烟硫酸和硫酸的流程图：

（1）在④处二氧化硫被氧化成三氧化硫，④的设备名称是    ．该处发生反应的方程式为    ．为提高三氧化硫的产率，该处应采用    （填“等温过程”或“绝热过程”）为宜．

（2）在⑦处进行二次催化处理的原因是    ．

（3）⑤处气体混合物主要是氮气和三氧化硫．此时气体经过⑥后不立即进入⑦是因为：    ．

（4）20％的发烟硫酸（SO₃的质量分数为20％）1吨需加水    吨（保留2位有效数字）才能配制成98％的成品硫酸．

（5）在②处发生1500℃的“不完全燃烧”，即先混入少量干燥空气，然后在③处于700℃下再继续燃烧．试简述这种燃烧方式对环境保护是有利的原因    ．

 

Answer 1

【答案】

（1） 接触室 （2分）   2SO₂＋O₂2SO₃ （2分，“V₂O₅”写成“催化剂”也可；无条件扣1分；无“”不得分）；等温过程（2分）

（2）该反应为可逆反应，二次催化使尚未反应的SO₂尽量催化氧化成SO₃，可以降低成本提高原料利用率和保护环境（2分。其中“提高原料利用率”1分，“保护环境” 1分）

（3）通过吸收塔⑥后，混合气体中SO₃含量较多，不利于SO₂的催化氧化反应进行。（2分。“SO₃含量较多”1分，“不利于SO₂的催化氧化”1分）

（4）0．066（3分，±0．001均可得分）

（5）在高温下，空气的氮气和氧气反应生成氮氧化物，有污染。低温下，氮氧化物被还原，生成N₂，对环境保护有利。（2分，“生成氮氧化物”1分，“氮氧化物被还原”1分）

【解析】

试题分析：（1）二氧化硫被氧化成三氧化硫的设备为接触室；SO₂和O₂反应生成SO₃，化学方程式为：2SO₂＋O₂2SO₃；该反应是放热的可逆反应，温度过高平衡逆向移动，不利于 SO3 的生成，且影响催化剂的活性，所以采用等温过程。

（2）通过一次催化炉④不可能将二氧化硫完全氧化成三氧化硫。为充分利用原料，所以设置二次催化炉⑦，使尚未反应的二氧化硫尽量催化氧化成三氧化硫，这对于降低成本和环境保护都是必要的。

（3）⑤处的混合气体主要是三氧化硫和氮气及少量的二氧化硫，通过吸收塔⑥后，只能吸收一部分三氧化硫。若将这种含三氧化硫多、二氧化硫少的混合气体直接通入第二个催化炉⑦，这时带入催化剂表面上的三氯化硫的分压比较高，二氧化硫的分压很低，不利于反应进行。

（4）SO₃与H₂O反应生成H₂SO₄，需要H₂O的质量为：1t×20%×18/80=0.045t；浓硫酸含水的质量为：（0.8t+0.2t×98/80）×2%=0.0209t，所以一共需要水的质量为：0.045t+0.0209t =0.066t 。

（5）1500℃时，空气中的氮 气和氧气反应生成有毒的氮化物，有污染，若温度较低，如 700℃下，氮氧化物被还原为N₂，所以这种燃烧方法对环境保护有利。

考点：本题考查化学流程图的分析、化学方程式的书写、工业操作原因的分析、反应物的计算。