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,在排放前應設法進行綜合利用。

    (1)某硫酸廠每天排放10000m3(換算成標準狀況下體積)尾氣中含0.2%(體積分數(shù))的SO2,問用NaOH溶液、石灰及氧氣處理后,假設硫元素不損失,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,經(jīng)測定所得溶液含16.7g溶質。試分析溶液的成分,并計算各成分的物質的量。

    (3)工廠在尾氣處理制石膏的過程中,中間產物是NaHSO3,調節(jié)尾氣排放的流量,以取得SO2和NaOH間物質的量的最佳比值,從而提高NaHSO3的產量,F(xiàn)設n(SO2)、n(NaOH)、n(NaHSO3)分別表示SO2、NaOH、NaHSO3的物質的量,且=x,試寫出x在不同取值范圍時,n(NaHSO3)的值或n(NaHSO3)與n(SO2)、n(NaOH)間的關系式。

x=n(SO2)/n(NaOH)

n(NaHSO3

    提示:該題取材于接觸法制硫酸的過程中對廢氣SO2的處理,即消除了SO2對空氣的污染,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)步考查多步反應的計算,所發(fā)生的一系列反應較為復雜,但根據(jù)S元素守恒找出關系式,即可得出答案。第(2)步涉及平行反應中混合物的計算。反應方程式為2NaOH+SO2  Na2SO3+H2O;NaOH+SO2  aHSO3。根據(jù)題給條件,對上述反應運用極值假設法進行分析討論。第(3)步考查計算題中范圍討論的基礎知識,以及過量問題和平行反應的計算。

    


解析:

(1)設得CaSO4·2H2O的質量為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)若溶質全為Na2SO3,則反應為

    2NaOH+SO2  Na2SO3+H2O

    m(Na2SO3)=126g·mol-1×2×mol=12.6g

    若溶質全為NaHSO3,則根據(jù)反應

    NaOH+SO2  NaHSO3

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

    由于20.8>16.7>12.6,所以溶質為Na2SO3和NaHSO3的混合液。

    設混合物中NaHSO3的物質的量為m,Na2SO3的物質的量為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溶液時可能發(fā)生的反?應為

    2NaOH+SO2  Na2SO3+H2O(Ⅰ)

    NaOH+SO2  NaHSO3(Ⅱ)

    ①當x=時,反應按(Ⅰ)式進行,SO2全部反應,生成物皆為Na2SO3,故n(NaHSO3)=0。

    ②當x=≥1時,反應按(Ⅱ)式進行,NaOH全部反應,生成物全是NaHSO3,有n(NaHSO3)=n(NaOH)。

    ③當<x<1時,(Ⅰ)(Ⅱ)兩個反應平行進行,NaOH與SO2兩物質均耗盡,生成NaHSO3和Na2SO3的混合物!灿桑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)

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

下列說法不正確的是(    )

A.硫酸廠應建在靠近原料產地的地區(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轉化為SO3的轉化率很高,所以SO2接觸氧化時不需要采取高壓的反應條件

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品

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

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,在排放前應設法進行綜合利用。

    (1)某硫酸廠每天排放10000m3(換算成標準狀況下體積)尾氣中含0.2%(體積分數(shù))的SO2,問用NaOH溶液、石灰及氧氣處理后,假設硫元素不損失,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,經(jīng)測定所得溶液含16.7g溶質。試分析溶液的成分,并計算各成分的物質的量。

    (3)工廠在尾氣處理制石膏的過程中,中間產物是NaHSO3,調節(jié)尾氣排放的流量,以取得SO2和NaOH間物質的量的最佳比值,從而提高NaHSO3的產量,F(xiàn)設n(SO2)、n(NaOH)、n(NaHSO3)分別表示SO2、NaOH、NaHSO3的物質的量,且=x,試寫出x在不同取值范圍時,n(NaHSO3)的值或n(NaHSO3)與n(SO2)、n(NaOH)間的關系式。

x=n(SO2)/n(NaOH)

n(NaHSO3)

 

 

 

 

 

 

    提示:該題取材于接觸法制硫酸的過程中對廢氣SO2的處理,即消除了SO2對空氣的污染,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)步考查多步反應的計算,所發(fā)生的一系列反應較為復雜,但根據(jù)S元素守恒找出關系式,即可得出答案。第(2)步涉及平行反應中混合物的計算。反應方程式為2NaOH+SO2  Na2SO3+H2O;NaOH+SO2  NaHSO3。根據(jù)題給條件,對上述反應運用極值假設法進行分析討論。第(3)步考查計算題中范圍討論的基礎知識,以及過量問題和平行反應的計算。

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科目:高中化學 來源: 題型:

硫酸是極其重要的化工原料,在工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)藥、軍事等領域應用廣泛。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的生產過程大致可分為三個階段:二氧化硫的制取和凈化;二氧化硫轉化為三氧化硫;三氧化硫的吸收和硫酸的生成。為了防止環(huán)境污染并對尾氣進行綜合利用,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。為了測定上述(NH42SO4和NH4HSO4固體混合物的組成,現(xiàn)稱取該樣品四份,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 ℃]。測得有關的數(shù)據(jù)如下(標況):

實驗

序號樣品的質量/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,1.81 g樣品進行同樣實驗時,生成氨氣的體積(標況)為________ L。

(2)試計算該混合物中(NH42SO4和NH4HSO4的物質的量之比為___________。

(3)求所有NaOH溶液的物質的量濃度為___________ mol·L-1。

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下列說法不正確的是(    )

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