Question

为了除去工业废气中的SO₂，可将SO₂转化成(NH₄)₂SO₄。据有关资料介绍，摘录如下：“初步处理后的废气中含0.2% SO₂(体积分数)，10% O₂(体积分数)；在400 ℃时，以5 m³·h^-1的速率与NH₃混合，再以290 g·h^-1的速率通过V₂O₅触媒层，然后与流量为25 L·h^-1的NH₃混合，再喷入流量为290 g·h^-1的水，此时气体温度迅速从400 ℃下降至200 ℃，在热的结晶装置中得到(NH₄)₂SO₄晶体。”据此资料回答下列问题。

(1)按反应式2SO₂+O₂2SO₃，SO₂与O₂的物质的量之比为2∶1，资料中却用1∶50，原因是：___________________________________________________________________。

(2)进行冷却的原因是______________________________________________________。

(3)某工厂废气中含0.4%的SO₂和0.5%的O₂，你认为应该怎样利用上述资料？

(4)如果该工厂没有NH₃，只有生石灰，你认为又该怎样利用上述资料？

(5)若将SO₂全部转化为SO₃，SO₃全部转化为(NH₄)₂SO₄，则资料中NH₃的每小时通入量至少应是_________L，由此可得出NH₃的利用率为_________。

Answer 1

解析：本题要求我们通过阅读、理解，运用化学平衡理论来解释实际生产问题。

(5)根据化学方程式：

4NH₃+2SO₂+2H₂O+O₂====2(NH₄)₂SO₄

同温同压下，V(NH₃)=2V(SO₂)=2×5 000 L×0.2%=20 L,所以，NH₃的利用率为：×100%=80%。

答案：(1)根据勒夏特列原理，增大c(O₂),有利于平衡正向移动，提高了SO₂的转化率

    (2)高温时(NH₄)₂SO₄易分解，故冷却降温有利于生成(NH₄)₂SO₄

    (3)O₂用量不足，应该向废气中增加空气的充入量。

    (4)生石灰与NH₃都可以吸收SO₂，故可以用生石灰代替NH₃吸收尾气，得CaSO₄(由CaSO₃转化而来)。

    (5)20  80%