接觸法制H2SO4的基本原理是:

    ①4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

   

    ③SO3+H2O  H2SO4

    其中排放的尾氣含少量SO2,為防止污染大氣,在排放前應(yīng)設(shè)法進(jìn)行綜合利用。

    (1)某硫酸廠每天排放10000m3(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積)尾氣中含0.2%(體積分?jǐn)?shù))的SO2,問(wèn)用NaOH溶液、石灰及氧氣處理后,假設(shè)硫元素不損失,理論上可得到多少千克石膏(CaSO4·2H2O)?

    (2)如果將一定體積的尾氣通入100mL2mol·L-1的NaOH溶液使其完全反應(yīng),經(jīng)測(cè)定所得溶液含16.7g溶質(zhì)。試分析溶液的成分,并計(jì)算各成分的物質(zhì)的量。

    (3)工廠在尾氣處理制石膏的過(guò)程中,中間產(chǎn)物是NaHSO3,調(diào)節(jié)尾氣排放的流量,以取得SO2和NaOH間物質(zhì)的量的最佳比值,從而提高NaHSO3的產(chǎn)量。現(xiàn)設(shè)n(SO2)、n(NaOH)、n(NaHSO3)分別表示SO2、NaOH、NaHSO3的物質(zhì)的量,且=x,試寫(xiě)出x在不同取值范圍時(shí),n(NaHSO3)的值或n(NaHSO3)與n(SO2)、n(NaOH)間的關(guān)系式。

x=n(SO2)/n(NaOH)

n(NaHSO3)

 

 

 

 

 

 

    提示:該題取材于接觸法制硫酸的過(guò)程中對(duì)廢氣SO2的處理,即消除了SO2對(duì)空氣的污染,又使SO2得到綜合利用。該題在能力要求上有一定的深度和坡度。第(1)步考查多步反應(yīng)的計(jì)算,所發(fā)生的一系列反應(yīng)較為復(fù)雜,但根據(jù)S元素守恒找出關(guān)系式,即可得出答案。第(2)步涉及平行反應(yīng)中混合物的計(jì)算。反應(yīng)方程式為2NaOH+SO2  Na2SO3+H2O;NaOH+SO2  NaHSO3。根據(jù)題給條件,對(duì)上述反應(yīng)運(yùn)用極值假設(shè)法進(jìn)行分析討論。第(3)步考查計(jì)算題中范圍討論的基礎(chǔ)知識(shí),以及過(guò)量問(wèn)題和平行反應(yīng)的計(jì)算。

解析:(1)設(shè)得CaSO4·2H2O的質(zhì)量為y。

    根據(jù)S元素守恒有:

          SO2      ~      CaSO4·2H2O

          22.4L                 172g

    104×103×0.2%L?     y

    y=153.6kg

     (2)若溶質(zhì)全為Na2SO3,則反應(yīng)為

    2NaOH+SO2  Na2SO3+H2O   

    若溶質(zhì)全為NaHSO3,則根據(jù)反應(yīng)

    NaOH+SO2  NaHSO3

    m(NaHSO3)=104g·mol-1×2×0.1mol=20.8g

    由于20.8>16.7>12.6,所以溶質(zhì)為Na2SO3和NaHSO3的混合液。

    設(shè)混合物中NaHSO3的物質(zhì)的量為m,Na2SO3的物質(zhì)的量為n。

    解法一:

   

    解之,得:m=0.1mol,?n=0.05mol

    解法二:用配平方程式計(jì)算

    (2n+m)NaOH+(m+n)SO2  nNa2SO3+mNaHSO3+nH2O

    則有

   

    m=0.1mol    n=0.05mol

     (3)SO2通入NaOH溶液時(shí)可能發(fā)生的反應(yīng)為

    2NaOH+SO2  Na2SO3+H2O(Ⅰ)

    NaOH+SO2  NaHSO3(Ⅱ)

    ①當(dāng)x=時(shí),反應(yīng)按(Ⅰ)式進(jìn)行,SO2全部反應(yīng),生成物皆為Na2SO3,故n(NaHSO3)=0。

    ②當(dāng)x=≥1時(shí),反應(yīng)按(Ⅱ)式進(jìn)行,NaOH全部反應(yīng),生成物全是NaHSO3,有n(NaHSO3)=n(NaOH)。

    ③當(dāng)<x<1時(shí),(Ⅰ)(Ⅱ)兩個(gè)反應(yīng)平行進(jìn)行,NaOH與SO2兩物質(zhì)均耗盡,生成NaHSO3和Na2SO3的混合物!灿(2)步的分析可有〕

    n(NaHSO3)+2n(Na2SO3)=n(NaOH)    (Na+守恒)

    n(Na2SO3)+n(NaHSO3)=n(SO2)        (S守恒)

    解之,得n(NaHSO3)=2n(SO2)-n(NaOH)

答案:

    


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

下列說(shuō)法不正確的是(    )

A.硫酸廠應(yīng)建在靠近原料產(chǎn)地的地區(qū)

B.接觸法制H2SO4的主要步驟是造氣、接觸氧化和SO3的吸收

C.由于常壓下SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率很高,所以SO2接觸氧化時(shí)不需要采取高壓的反應(yīng)條件

D.工業(yè)三廢的綜合利用不僅能減少污染還可獲得有用的副產(chǎn)品

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

硫酸是極其重要的化工原料,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。工業(yè)上通常用接觸法制取硫酸,主要的原料是硫鐵礦和空氣,接觸法制H2SO4的生產(chǎn)過(guò)程大致可分為三個(gè)階段:二氧化硫的制取和凈化;二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫;三氧化硫的吸收和硫酸的生成。為了防止環(huán)境污染并對(duì)尾氣進(jìn)行綜合利用,硫酸廠用氨水吸收尾氣的SO2、SO3等氣體,再向吸收液中加入濃硫酸,以制取高濃度的SO2及(NH42SO4、NH4HSO4固體。為了測(cè)定上述(NH42SO4和NH4HSO4固體混合物的組成,現(xiàn)稱(chēng)取該樣品四份,分別加入相同濃度的NaOH溶液50.00 mL,加熱至120 ℃左右,使氨氣全部逸出[(NH42SO4和NH4HSO4的分解溫度均高于200 ℃]。測(cè)得有關(guān)的數(shù)據(jù)如下(標(biāo)況):

實(shí)驗(yàn)

序號(hào)樣品的質(zhì)量/g

NaOH溶液的體積/mL

氨氣的體積/L

1

3.62

50.00

0.896

2

7.24

50.00

1.792

3

10.86

50.00

2.016

4

14.48

50.00

1.568

(1)由1組數(shù)據(jù)直接推測(cè),1.81 g樣品進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)時(shí),生成氨氣的體積(標(biāo)況)為_(kāi)_______ L。

(2)試計(jì)算該混合物中(NH42SO4和NH4HSO4的物質(zhì)的量之比為_(kāi)__________。

(3)求所有NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)__________ mol·L-1。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

下列說(shuō)法不正確的是(    )

A.硫酸廠應(yīng)建在靠近原料產(chǎn)地的地區(qū)

B.接觸法制H2SO4的主要步驟是造氣、接觸氧化和SO3的吸收

C.由于常壓下SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率很高,所以SO2接觸氧化時(shí)不需要采取高壓的反應(yīng)條件

D.工業(yè)三廢的綜合利用不僅能減少污染還可獲得有用的副產(chǎn)品

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

接觸法制H2SO4的基本原理是:

    ①4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

    ②2SO2+O2  2SO3

    ③SO3+H2O  H2SO4

    其中排放的尾氣含少量SO2,為防止污染大氣,在排放前應(yīng)設(shè)法進(jìn)行綜合利用。

    (1)某硫酸廠每天排放10000m3(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積)尾氣中含0.2%(體積分?jǐn)?shù))的SO2,問(wèn)用NaOH溶液、石灰及氧氣處理后,假設(shè)硫元素不損失,理論上可得到多少千克石膏(CaSO4·2H2O)?

    (2)如果將一定體積的尾氣通入100mL2mol·L-1的NaOH溶液使其完全反應(yīng),經(jīng)測(cè)定所得溶液含16.7g溶質(zhì)。試分析溶液的成分,并計(jì)算各成分的物質(zhì)的量。

    (3)工廠在尾氣處理制石膏的過(guò)程中,中間產(chǎn)物是NaHSO3,調(diào)節(jié)尾氣排放的流量,以取得SO2和NaOH間物質(zhì)的量的最佳比值,從而提高NaHSO3的產(chǎn)量,F(xiàn)設(shè)n(SO2)、n(NaOH)、n(NaHSO3)分別表示SO2、NaOH、NaHSO3的物質(zhì)的量,且=x,試寫(xiě)出x在不同取值范圍時(shí),n(NaHSO3)的值或n(NaHSO3)與n(SO2)、n(NaOH)間的關(guān)系式。

x=n(SO2)/n(NaOH)

n(NaHSO3

    提示:該題取材于接觸法制硫酸的過(guò)程中對(duì)廢氣SO2的處理,即消除了SO2對(duì)空氣的污染,又使SO2得到綜合利用。該題在能力要求上有一定的深度和坡度。第(1)步考查多步反應(yīng)的計(jì)算,所發(fā)生的一系列反應(yīng)較為復(fù)雜,但根據(jù)S元素守恒找出關(guān)系式,即可得出答案。第(2)步涉及平行反應(yīng)中混合物的計(jì)算。反應(yīng)方程式為2NaOH+SO2  Na2SO3+H2O;NaOH+SO2  aHSO3。根據(jù)題給條件,對(duì)上述反應(yīng)運(yùn)用極值假設(shè)法進(jìn)行分析討論。第(3)步考查計(jì)算題中范圍討論的基礎(chǔ)知識(shí),以及過(guò)量問(wèn)題和平行反應(yīng)的計(jì)算。

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