Question

如图是现今常规生产发烟硫酸和硫酸的流程图：

(1)在④处二氧化硫被氧化成三氧化硫，④的设备名称是    ，该处发生反应的方程式为      ，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⑦处进行二次催化处理的原因是       。
(3)⑤处气体混合物主要是氮气和三氧化硫．此时气体经过⑥后不立即进入⑦是因为             。
(4)20％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)在②处发生1500℃的“不完全燃烧”，即先混入少量干燥空气，然后在③处于700℃下再继续燃烧．试简述这种燃烧方式对环境保护是有利的原因     。

Answer 1

(1)接触室  ，等温过程；
(2)反应是可逆反应，二次催化使尚不未反应的SO₂尽量催化氧化成SO₃，可以降低成本，提高原料的利用率和保护环境；
(3)通过吸收塔后，混合气体中SO₃含量较多，不利于SO₂的催化氧化反应进行。
(4)0.066   
(5)在高温下空气的氮气和氧气反应生成氮氧化物，有污染；低温下氮氧化物被还原生成N₂，对环境保护有利。

(1)二氧化硫被氧化成三氧化硫的设备为接触室；SO₂和O₂反应生成SO₃，该反应正反应方向是是可逆反应，温度过高平衡逆向移动，不利于 SO₃ 的生成，且影响催化剂的活性，所以采用等温过程。
(2)通过一次催化炉不可能将二氧化硫全部氧化成三氧化硫，为充分利用原料，所以设置二次催化炉，使尚未反应的二氧化硫尽量氧化成三氧化硫，这样对降低成本和环境的保护是有利的。
(3)⑤处中的混合气体主要是三氧化硫和氮气，以及少量的二氧化硫，通过口吸收塔⑥后，只能吸收一部分三氧化硫。若将这种含三氧化硫较多，二氧化硫含量较少的混合气体直接通入第二个催化炉⑦，这时带入催化剂表面的三氧化硫的分压较高，二氧化硫分压较低，不利于反应的进行。
(4)SO₃+H₂O=H₂SO₄，需要水的质量为m(H₂O)=1t×20%×18/80=0.045t，浓硫酸中含水的质量为(0.8t+0.2t×98/80) ×2%=0.0209t，所以需要水的质量是0.045t+0.0209=0.066t。
(5)在高温下，1500℃，空气的氮气和氧气反应生成氮氧化物，有污染；低温下，如700℃，氮氧化物被还原，生成N₂，对环境保护有利。