Question

某化工厂以硫磺为主要原料之一生产硫酸，每小时生产98%（质量分数）的硫酸a t，为使硫充分燃烧，且在下一步催化氧化时不再补充空气，要求燃烧后的混合气体中含氧气的体积分数为b%。若空气中氧气的体积分数为21%，且不考虑各生产阶段的物料损失，则：

（1）该厂每小时消耗标准状况下的空气体积为__________ L。

（2）为满足题设要求，b%的下限等于___________________。

Answer 1

解析：由硫磺转化为硫酸的化学方程式为：

S+O₂SO₂  2SO₂+O₂2SO₃   SO₃+H₂O====H₂SO₄

（1）每小时生产纯硫酸的物质的量为=a×10⁴ mol，根据S原子守恒，每小时在生产过程中产生的SO₂、SO₃都是a×10⁴ mol。由S+O₂====SO₂可知，燃烧过程中消耗的O₂为a×10⁴ mol，且反应前后气体的总量不变。设每小时消耗空气的体积为V L，根据反应前后O₂的量列式如下：

V×0.21=a×10⁴×22.4×10^－3+V×b%

化简得：V= L。

（2）“b的下限”是指燃烧后剩余氧气正好与SO₂发生催化氧化。由两个反应方程式可知SO₂催化氧化所需的氧气是两步所需氧气总和的，即b%=×21%=7%。

答案：（1）22400a/（21－b）  （2）7%