某化工廠以硫磺為主要原料之一生產(chǎn)硫酸,每小時生產(chǎn)98%(質(zhì)量分數(shù))的硫酸?a t,為使硫充分燃燒,且在下一步催化氧化時不再補充空氣,要求燃燒后的混合氣體中含氧氣的體積分數(shù)為6%。若空氣中氧氣的體積分數(shù)為21%,且不考慮各生產(chǎn)階段的物料損失,則:

(1)該廠每小時消耗標準狀況下的空氣體積為_____________m3。

(2)為滿足題設(shè)要求,b%的下限等于______________。

解析:(1)由硫磺轉(zhuǎn)化為硫酸的化學方程式為:

    S+O2SO2

    2SO2+O22SO3

    SO3+H2O====H2SO4

    氧氣和硫酸之間的質(zhì)和量的關(guān)系為(不計原料損失):

    設(shè)每小時消耗的空氣在標準狀況下的體積為V。

         2/3O2          —        H2SO4

2/3×22.4×103 cm3           98 t

    21%·V                       98%·a t

    經(jīng)計算得:V=1600a m3

    (2)由S(s)+O2(g)SO2(g),可知在同溫、同壓下,硫磺燃燒前后氣體體積不變。?a t 98%的濃硫酸中H2SO4的物質(zhì)的量為a×10 kmol,則硫磺燃燒生成的SO2的物質(zhì)的量也為a×10 kmol。

    根據(jù)O2體積守恒,列代數(shù)方程:

    1600a m3×21%=1600a m3×b%+a×a×10 kmol×22.4 m3·(kmol)-1

    化簡得:b%=7%

答案:(1)1600a  (2)7%


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科目:高中化學 來源: 題型:

某化工廠以硫磺為主要原料之一生產(chǎn)硫酸,每小時生產(chǎn)98%(質(zhì)量分數(shù))的硫酸a t,為使硫充分燃燒,且在下一步催化氧化時不再補充空氣,要求燃燒后的混合氣體中含氧氣的體積分數(shù)為b%。若空氣中氧氣的體積分數(shù)為21%,且不考慮各生產(chǎn)階段的物料損失,則:

(1)該廠每小時消耗標準狀況下的空氣體積為__________ L。

(2)為滿足題設(shè)要求,b%的下限等于___________________。

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