Question

最近，我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功。已知磷灰石的主要成分是Ca₃（PO₄）₂。具体生产流程如下：

回答下列问题：

（1）装置a用磷酸吸收NH₃．若该过程在实验室中进行，请画出装置a的示意图．___________；

（2）热交换器是实现冷热交换的装置．化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的，如气、液热交换时通常使用的仪器是___________；

（3）依题意猜测固体A中一定含有的物质的化学式是___________（结晶水部分不写）．

（4）利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸，其中SO₂生产硫酸的工艺流程图如图所示：

①在A处二氧化硫被氧化成三氧化硫，设备A的名称是___________，设备A中发生反应的化学方程式是___________，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D处进行二次催化处理的原因是___________；

③B处气体混合物主要是氮气和三氧化硫。此时气体经过C后不立即进入D是因为：___________；

④20%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）制硫酸所产生的尾气除了含有N₂、O₂外，还含有SO₂、微量的SO₃和酸雾．能用于测定硫酸尾气中SO₂含量的是___________（选填字母）

A．NaOH溶液、酚酞试液              

B．KMnO₄溶液、稀H₂SO₄

C．碘水、淀粉溶液                   

D．氨水、酚酞试液

Answer

（1）

（2）冷凝管；

（3）CaSO4．

（4）①接触室；2SO2+O22SO3；等温过程；

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；

③通过吸收塔C后，混合气体中SO3含量较多，不利于SO2的催化氧化反应进行；

④0.066

（5）BC。

【解析】

试题分析：（1）磷酸和氨气极易反应，为防止反应过于迅速会产生倒吸的危险，要采用防倒吸装置，故答案为：；

（2）能实现气、液热交换的装置是冷凝管，下口进水伤口处谁，气体和水流方向相反，故答案为：冷凝管；

（3）由信息可知生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸，磷灰石的主要成分是Ca3（PO4）2，在萃取槽中与硫酸发生反应，有磷酸生成，结合流程中硫酸制备，故固体A应为CaSO4，故答案为：CaSO4；

（4）①二氧化硫在接触室中被氧化成三氧化硫，化学方程式为2SO2+O22SO3，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于提高三氧化硫的产率，因此应选择等温过程，故答案为：接触室；2SO2+O22SO3；等温过程；

②2SO2+O22SO3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，故答案为：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；

③通过吸收塔C后，混合气体中SO3含量较多，由2SO2+O22SO3可知，不利于平衡正向移动，故答案为：通过吸收塔C后，混合气体中SO3含量较多，不利于SO2的催化氧化反应进行；

④1吨20%的发烟硫酸中含SO3的质量为0.2t，硫酸为0.8t，加水后可生成H2SO40.245t，即硫酸的总质量为1.045t，换算为98%的浓硫酸质量为1.045t÷98%=1.066t，故加入的水的质量为0.066t，故答案为：0.066

（5）A、NaOH溶液与SO2、微量的SO3和酸雾反应，测量的SO2含量偏高，故A错误；B、硫酸尾气中只有SO2能被酸性KMnO4溶液氧化，溶液颜色由紫红色变为无色，根据KMnO4溶液的体积结合方程式计算SO2的含量，故B正确；C、硫酸尾气中只有SO2能被碘水氧化SO2，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SO2的含量，故C正确；D、氨水NaOH溶液与SO2、微量的SO3和酸雾反应，测量的SO2含量偏高，故D错误，故选BC。

考点：考查了制备实验方案的设计；工业制取硫酸；过滤；物质分离和提纯；原料与能源的合理利用的相关知识。