Question

工业上利用某地磷矿(主要成分是磷酸钙，质量分数为80%，另外还含有石英及少量碳酸镁、氧化铝等不含磷杂质)制取磷铵，并用制磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸、水泥。其生产流程如下：

请分析并回答下列问题：

（1）窑气(SO₂)进入接触室前需要净化的目的是_________________；

（2）实验室完成操作b的方法是__________________过滤、洗涤和干燥等；

（3）下图表示接触室和吸收塔的内部构造。吸收塔内安装有许多瓷环作用是_________________；

（4）接触室中进行学反应是：2SO₂(g) + O₂(g)2SO₃(g) △H＝－296.4kJ/mol。接触室内安装热交换器的目的是____________________。图1表示接触室中催化剂随温度变化图象，图2表示SO₂的转化率a(SO₂)随温度T及压强P的变化图象。你认为接触室中最合适的温度和压强是__________________。

      

图1                                      图2

（5）硫酸厂的尾气除了含有N₂、O₂外，还含有SO₂、微量的SO₃和酸雾。能用于测定硫酸厂尾气中SO₂含量的试剂是______________(填字母代号)：

A．NaOH溶液、酚酞试液                B．KMnO₄溶液、稀H₂SO₄

C．氨水、酚酞试液                    D．碘水、淀粉溶液

（6）在述生产过程中循环利用的物质有__________________(填化学式)；

（7）磷铵是一种常用复合肥，经分析其中氮与磷原子数之比为3：2，在生产过程中平均有7%的磷元素损失，该厂日均生产74.1吨磷铵，要维持正常生产，每天需运入这种磷矿至少__________吨。

Answer

（除标注外，每空2分，共15分）

（1）防止接触室中的催化剂中毒（1分）（合理答案均计分）

（2）蒸发浓缩（1分） 冷却结晶（1分）

（3）增大SO3与吸收剂的接触面积，使SO3充分吸收（合理答案均计分）

（4）预热进入接触室的反应混合气体，及时将反应放出的热量吸收，防止接触室温度偏高（合理答案均计分）

（5）4500C（或4000C---5000C）、101kpa（各1分）

（6）B D（各1分）（7）H2SO4 SO2（各1分）（8）125

【解析】

试题分析：装置A中硫酸与磷矿反应，操作a是把固体和液体分开，应为过滤，装置B中氨气和磷酸反应，操作b是由溶液中析出晶体，应经过蒸发浓缩，冷却结晶等操作得到磷铵，磷铵受热分解，在结晶时应采用低温蒸发结晶，磷石膏中含有硫酸钙，经过煅烧生成水泥，得到二氧化硫窑气，净化后得二氧化硫，在接触室中氧化得到三氧化硫，与水反应得硫酸，可以再参加与磷矿石的反应，尾气中二氧化硫循环利用。（1） 未净化的二氧化硫气体中有粉尘等杂质，可以使催化剂中毒，所以净化的目的是防止接触室中的催化剂中毒。（2） 操作b是从溶液中获得晶体，从溶液中析出晶体的方法是将溶液蒸发浓缩，冷却结晶可得到相应的晶体。（3） 吸收塔中安装有许多瓷环，增大SO3与吸收剂的接触面积，使SO3充分吸收。（4） 接触室内安装热交换器，可以预热进入接触室的反应混合气体，及时将反应放出的热量吸收，防止接触室温度偏高。（5）在44000C---5000C ，101KPa时二氧化硫的转化率已经很高，再增大压强，会增大成本，二氧化硫的转化率提高不大，该温度下反应速率较快，催化剂活性最好。所以选择4500C（或4000C---5000C）、101kpa。 （6）A、氢氧化钠溶液与二氧化硫，微量的三氧化硫和酸雾反应，测量的二氧化硫含量偏高，错误；B、硫酸尾气中只有二氧化硫能被酸性高锰酸钾溶液氧化，溶液颜色由紫红色变为无色，根据高锰酸钾溶液的体积结合方程式计算二氧化硫的含量，正确‘C、氨水与二氧化硫、微量的三氧化硫恒温酸雾反应，测量的二氧化硫含量偏高，错误；D、硫酸尾气中中只有二氧化硫能被碘水氧化，溶液颜色由蓝色变为无色，根据碘水溶液的体积结合方程式计算二氧化硫的含量，正确。所以选BD。（7）由以上分析可知，硫酸和二氧化硫可以循环使用。（8）磷铵是一种常用的复合肥，经过分析其中氮与磷原子个数比为3:2，磷铵的化学式可以表示为(NH4)3H3(PO4)2，设需要磷矿y吨，则

2P----------------------(NH4)3H3(PO4)2

62 247

y×80%× ×(1-7%) 74.1

所以62:247= y×80%× ×(1-7%)：74.1 解y=125吨。

考点：制备实验方案的设计