Question

火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸：

请回答下列问题：

（1）硫酸的用途非常广泛，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

（2）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                 。

（3）如果进入接触室的混合气(含SO₂体积分数为7％、O₂为11％、N₂为82％)中SO₂平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。在实际生产中，SO₂催化氧化反应的条件选择常压和450℃ ，而没有选择SO₂转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是               ；          。

（4）为使硫黄充分燃烧，经流量计l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l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)，

（5）工业对硫酸厂尾气的处理方法一般是                          。

Answer

（1）B、C、D（2）热交换器；增加SO3与浓硫酸的接触面，有利于SO3的吸收。

（3）不选B点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动能大；SO2的转化率在1个大气压下已是97%左右， 再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小；不选C点，因为温度越低，SO2转化率虽然更高，但催化剂的催化作用受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，所以选择A点，不选择C点；

（4）6:5；0.4%；（5）用氨水吸收

【解析】

试题分析：（1）A、橡胶硫化所用到的为单质硫，故A错误；B、烷基苯磺酸钠中含有磺酸基，制取过程中需要发生磺化反应，磺化反应就是与硫酸发生的取代反应，故B正确；C、铅蓄电池中需要用到硫酸作电解质溶液，故C正确；D、过磷酸钙的制取过程中需要浓硫酸和磷矿石，故D正确；故选：BCD；

（2）充分利用能量，应安装热交换器，吸引塔中填充许多瓷管，增大三氧化硫与浓硫酸的接触面，有利于三氧化硫的吸收，故答案为：热交换器；增大三氧化硫与浓硫酸的接触面，有利于三氧化硫的吸收；

（3）由图2可知，不选B点，压强越大对设备的投资越大，消耗的动能大，SO2的转化率在1个大气压时，已经很高了，再提高压强SO2的转化率提高不大；不选C点，因为C点温度低，SO2的转化率虽然很高，但是催化剂的催化效率降低，450℃时催化剂的催化效率最高，所以选择A点，不选择C点；故答案为：不选B点，压强越大对设备的投资越大，消耗的动能大，SO2的转化率在1个大气压时，已经很高了，再提高压强SO2的转化率提高不大；不选C点，因为C点温度低，SO2的转化率虽然很高，但是催化剂的催化效率降低，450℃时催化剂的催化效率最高，所以选择A点，不选择C点；

（4）燃烧室中的反应为S+O2SO2，假设SO2的体积为x，则流量计1中通入氧气的体积为1.5x，接触室中的反应为2SO2+O2⇌2SO3，则流量计2中通入氧气的体积为2.5×0.5x=1.25x；流量计1中通入空气的体积为7.5x，流量计2中通入空气的体积为6.25x，故流经流量计1和流量计2的空气体积比应为7.5x:6.25x=6:5；燃烧室剩余空气6.5x，接触室剩余空气6.25x-0.5×0.95x=5.775x，剩余SO20.05x，故b管尾气中SO2的体积分数为=0.4%；故答案为：6:5；0.4%；

（5）硫酸工业的尾气中含有二氧化硫，二氧化硫是酸性氧化物，可用碱性物质氨水来处理，故答案为：用氨水来吸收。

【考点定位】考查工业制取硫酸

【名师点晴】本题是对化学与技术及工业生产的考查，需要学生细读生产工艺图中各物质的变化进行解答，把握氨碱法、制备浓硫酸的工艺流程及设备的作用、发生的化学反应为解答的关键。