Question

18．火山喷发产生的硫磺可用于上产生重要的化工原料硫酸，某企业用如图2所示的工艺流程生产硫酸：

请回答下列问题
（1）硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些BC（可多选）
A．过磷酸钙的制备
B．表面活性剂“烷基苯硫酸钠”的合成
C．铅蓄电池的生产
（2）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装热交换器（填设备名称）吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是增大三氧化硫与浓硫酸的接触面，有利于三氧化硫的吸收
（3）工业对硫酸厂尾气的处理方法一般是用氨水来吸收
（4）如果进入接触室的混合气（含SO₂体积分数为7%、O₂为11%，N₂为82%）中SO₂平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示，在实际生产中，SO₂催化氧反应的条件选择常压和450℃，而没有选择SO₂转化率更高的B会C点对应的反应条件，其原因分别是不选B点，压强越大对设备的投资越大，消耗的动能大，SO₂的转化率在1个大气压时，已经很高了，再提高压强SO₂的转化率提高不大；不选C点，因为C点温度低，SO₂的转化率虽然很高，但是催化剂的催化效率降低，450℃时催化剂的催化效率最高，所以选择A点，不选择C点        
（5）为使硫磺充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%，为提高SO₂转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为6：5假设接触室中SO₂的转化率为95%，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为0.39%（空气中氧气的体积分数按0.2计）

Answer 1

分析 （1）A、橡胶硫化所用到的为单质硫；
B、烷基苯磺酸钠中含有磺酸基，制取过程中需要发生磺化反应；
C、铅蓄电池中需要用到硫酸和硫酸铅；
（2）充分利用能量，应安装热交换器，吸引塔中填充许多瓷管，增大三氧化硫与浓硫酸的接触面；
（3）二氧化硫是酸性氧化物，可用碱性物质氨水来处理；
（4）从温度、压强对SO₂的转化率进行分析；
（5）假设SO₂的体积为x，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%，则流量计1中通入氧气的体积为1.5x，经流量计2的氧气量为接触室中SO₂完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则流量计2中通入氧气的体积为2.5×0.5x=1.25x，则流量计1中通入空气的体积为7.5x，流量计2中通入空气的体积为6.25x；燃烧室剩余空气6.5x，接触室剩余空气6.25x-0.5×0.95x=5.775x，剩余SO₂0.05x，故b管尾气中SO₂的体积分数=$\frac{V（S{O}_{2}）}{V（总）}$，据此分析解答．

解答 解：（1）A、橡胶硫化所用到的为单质硫，故A错误；
B、烷基苯磺酸钠中含有磺酸基，制取过程中需要发生磺化反应，磺化反应就是与硫酸发生的取代反应，故B正确；
C、铅蓄电池中需要用到硫酸作电解质溶液，故C正确；
故选：BC；
（2）充分利用能量，应安装热交换器，吸引塔中填充许多瓷管，增大三氧化硫与浓硫酸的接触面，有利于三氧化硫的吸收，
故答案为：热交换器；增大三氧化硫与浓硫酸的接触面，有利于三氧化硫的吸收；
（3）硫酸工业的尾气中含有二氧化硫，二氧化硫是酸性氧化物，可用碱性物质氨水来处理，故答案为：用氨水来吸收；
（4）由图2可知，不选B点，压强越大对设备的投资越大，消耗的动能大，SO₂的转化率在1个大气压时，已经很高了，再提高压强SO₂的转化率提高不大；不选C点，因为C点温度低，SO₂的转化率虽然很高，但是催化剂的催化效率降低，450℃时催化剂的催化效率最高，所以选择A点，不选择C点；
故答案为：不选B点，压强越大对设备的投资越大，消耗的动能大，SO₂的转化率在1个大气压时，已经很高了，再提高压强SO₂的转化率提高不大；不选C点，因为C点温度低，SO₂的转化率虽然很高，但是催化剂的催化效率降低，450℃时催化剂的催化效率最高，所以选择A点，不选择C点；
（5）燃烧室中的反应为S+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO₂，假设SO₂的体积为x，则流量计1中通入氧气的体积为1.5x，接触室中的反应为2SO₂+O₂?2SO₃，则流量计2中通入氧气的体积为2.5×0.5x=1.25x；流量计1中通入空气的体积为7.5x，流量计2中通入空气的体积为6.25x，故流经流量计1和流量计2的空气体积比应为7.5x：6.25x=6：5；燃烧室剩余空气6.5x，接触室剩余空气6.25x-0.5×0.95x=5.775x，剩余SO₂0.05x，故b管尾气中SO₂的体积分数为$\frac{0.05x}{6.5x+5.775x+0.05x}$×100%=0.39%；
故答案为：6：5；0.39%；

点评 本题是对化学与技术及工业生产的考查，需要学生细读生产工艺图中各物质的变化进行解答，把握氨碱法、制备浓硫酸的工艺流程及设备的作用、发生的化学反应为解答的关键，题目难度中等．