1、课时训练 2 硫酸工业中的三废处理及能量利用一、三废处理1.治理“三废”,保护环境,最主要的方法是( )A.减少污染严重的工厂B.把“三废 ”深埋C.提高认识D.变废为宝,综合利用解析: 对“三废”处理,最好是变废为宝,节约资源,综合利用。 答案: D2.在催化反应室中装有热交换装置,采用热交换装置的好处是( )充分利用热量,降低能耗 促使平衡向正反应方向移动,提高产率 减少热量对环境的污染 提高最终产品的纯度A. B.C. D.解析: 使用热交换装置能充分利用热能 ,减少热量散失对环境造成的污染。由于 SO2 转化为SO3 的反应是放热反应,温度降低有利于平衡向正反应方向移动,提高 SO2
2、的利用率。答案: C3.工业生产硫酸的过程中,对废气、废液、废渣和“废热”的处理正确的是( )尾气可用氨水处理 污水可用石灰乳处理废渣可用来制造水泥、炼铁 设置“废热”锅炉产生水蒸气,供热或发电A. B.C. D.解析: 硫酸厂尾气中含有 SO2,可用氨水吸收处理; 废水中的硫酸常用石灰乳中和 ;废渣中含有SiO2、Fe 2O3 等 ,可用于制水泥、炼铁; 由于硫酸生产中的三个反应都是放热反应,可以充分利用这些反应放出的热量来降低生产成本。答案: D4.城市环境污染是当前突出的环境问题。如图中甲所示,X 河流经某工业城市,其中 a 处在上游,附近有丰富的黄铁矿资源,d 处在下游,有多个企业以硫
3、酸为原料。根据某月该市环保局监测站对 X 河水质检测的结果 ,绘制成图乙。根据甲、乙两图,判断下列说法错误的是( )A.该市建设硫酸厂时,综合考虑诸多因素选址在 b 处最合理B.造成 X 河污染的主要污染源最可能分布在 bc 段C.工业、生活污水和固体废弃物等是造成 X 河污染的污染源D.d 处污染程度减小,可能是某些污染物的离子发生反应所致解析: 硫酸厂的厂址应建在河的下游 ,即 d 处,A 项错;从乙图看,bc 段的污染程度很大,是市区中的生活污水引起的,d 处位于下游,但其污染程度很小,则可能是因为污染物的离子相互发生反应,导致污染程度降低了。答案: A二、能量的综合利用5.工业制硫酸的
4、催化反应室里有一个热交换装置,有关它的下列说法正确的是( )A.其主要作用是给催化剂加热B.其作用是把生成的热量传递给需要预热的混合气体,并将反应后生成的气体冷却C.为了充分利用余热,使冷水经过热交换装置 ,从而得到热水D.进行热量传递时,冷、热气体流向相同解析: 催化反应室中的热交换装置是在每两层催化剂的中间,因此起不到给催化剂加热的作用,热交换装置管内和管外流动的均是气体,且采用的是逆流(即气体流向相反) 形式。答案: B6.在硫酸工业生产中,为了利于 SO2 的转化,且能充分利用热能,采用了中间有热交换器的催化反应室(如图) 。下列有关说法中错误的是( )A.上端进入的气体温度较高, 下
5、端出来的气体温度较低B.预热含有 SO2 的混合气体,有利于催化氧化C.A 处流出的气体为 SO2 和 O2D.预热 SO3,有利于被浓硫酸吸收解析: 干燥的 SO2 与 O2 发生化学反应的有利条件是催化剂和 400500 的温度,在通常状况下基本不发生反应,即使在加热的条件下,也基本上不发生反应。从热交换装置左侧进入热交换装置的 SO2 与 O2 的混合气体,在热交换装置内只是被加热升高温度,没有与催化剂接触,基本上没有 SO3 生成。从热交换装置内出来的热的 SO2 与 O2 的混合气体,进入催化反应室内的催化剂区域后,发生可逆反应生成 SO3,并放出大量的热,SO 3 温度过高不易被吸
6、收,所以下端出来的气体温度较低。答案: D(建议用时:30 分钟)1.工业上生产硫酸,回收尾气,选用的试剂是( )A.氨水 B.NaOH C.稀硫酸 D.浓硫酸答案: A2.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述中正确的是( )A.催化剂 V2O5 不改变该反应的逆反应速率B.增大体系压强,反应速率一定增大C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间D.在 t1、t 2 时刻,SO 3(g)的浓度分别为 c1、c 2,则 t1t2 时间内,SO 3(g)的生成速率为 v=解析: 催化剂能同等程度地改变正、逆反应的速率 ,A 错;若维持温度、密闭容器的
7、容积恒定,充入“惰性气体” 使压强增大,反应速率不增大,B 错;降低温度,反应速率减慢,达到平衡所需的时间增长,C 错;D 对。答案: D3.下列说法中,不正确的是( )A.硫酸工业的尾气必须回收、净化处理 ,主要为了充分利用原料B.所谓“ 酸雨”, 主要含有硫的氧化物以及形成的硫酸及亚硫酸C.大气中,大量的 SO2 来源于煤和石油的燃烧、金属矿石的冶炼D.消除大气污染的主要方法之一是减少污染物的排放解析: 硫酸工业尾气中主要含 SO2,如直接排入空气中,一是污染大气,二是浪费原料,所以尾气的回收、净化处理有两方面的原因,不单单是充分利用原料。答案: A4.你认为减少酸雨的形成可以采取的措施是
8、( )少用煤作燃料 把工厂烟囱造高 燃料脱硫 在已酸化的土壤中加石灰 开发新能源A. B.C. D.解析: 酸雨的形成主要是因为大量燃烧含硫的煤产生大量 SO2 排放到大气中造成的,所以能减少酸雨的形成,而把烟囱造高对 SO2 的产生不影响。在酸化的土壤中加石灰是对酸雨造成的危害的处理,故不正确。答案: C5.工业制硫酸用硫黄作为原料产生的污染比用黄铁矿小,主要方面是( )A.废气 B.废渣 C.废水 D.酸雨解析: 用黄铁矿制硫酸,废渣较多 ,而用硫黄作为原料,几乎没有废渣,但废气的量没有减少,也会产生废水。答案: B6.“飘尘”是物质燃烧时产生的粒状飘浮物,颗粒很小(直径小于 10-7 m
9、),不易沉降( 可飘浮数小时甚至数年),它与空气中的 SO2、O 2 接触时,SO 2 会部分转化为 SO3,使空气酸度增加,“飘尘”所起的主要作用是( )A.氧化剂 B.还原剂 C.吸附剂 D. 催化剂解析: 空气中 SO2、O 2 接触时,SO 2 会部分转化为 SO3,“飘尘”的作用是催化剂。答案: D7.读某城市的城市布局示意图,回答有关问题:煤炭基地 大型硫酸厂 自来水厂疗养院 大型商场 食品厂 化工厂造纸厂 污水处理厂 高等院校(1)该城市布局是否合理?请分析原因。(2)图中处分布大型黄铁矿( 主要成分是 FeS2)。写出制取二氧化硫、三氧化硫的化学方程式。(3)工业制硫酸的尾气中
10、还含有少量的二氧化硫,如果排入大气 ,就会造成环境污染。你认为该企业应该采用什么方法回收、利用尾气中的二氧化硫,写出有关反应的化学方程式。(4)该市经济发达,每天有大量的汽车排放氮氧化合物、碳氢化合物 ,以及企业、家庭炉灶排放大量的二氧化硫、二氧化碳等,会导致市民心脏出现什么后果?该市应采取哪些措施防治大气污染?解析: (1)煤炭基地、大型硫酸厂、化工厂布局合理,理由是煤炭基地、大型硫酸厂离消费中心近而化工厂接近原料基地,且在垂直风向的郊外;自来水厂、疗养院、大型商场、食品厂布局合理,自来水厂在河流上游,不受或少受污染,分布在居民区中心地带;造纸厂布局不合理,理由是它位于夏季风的上风地带,且离
11、居民区、高等院校较近,大气污染严重;铁路穿过市区不合理,因为噪声污染、大气污染严重。(4)心脏供氧不足,心脏收缩性减弱,因而心脏输出量减少。答案: (1)煤炭基地、大型硫酸厂、化工厂布局合理,自来水厂、疗养院、大型商场、食品厂布局合理。造纸厂布局不合理,铁路穿过市区不合理。(2)4FeS2(s)+11O2(g) 2Fe2O3(s)+8SO2(g)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(3)氨吸收法:SO 2+2NH3+H2O (NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4 (NH4)2SO4+SO2+H2O(或石灰水吸收法:SO 2+Ca(OH)2 CaSO3+H2O CaSO 3+H2
12、SO4 CaSO4+SO2+H2O)(4)心脏供氧不足,心脏收缩性减弱,因而心脏输出量减少。该市应采取的措施是 :大力植树造林;限制大量汽车将碳氢化合物、氮氧化合物排入大气; 采用科学技术对硫酸厂、化工厂、造纸厂、煤炭基地的废气进行回收处理;创造条件 ,将造纸厂迁移到远离市区的郊外等等。8.酸雨能使大片水稻突然枯死,我国每年因酸雨污染都造成大量的经济损失。(1)酸雨的形成主要是由于空气中含有 气体。现取一份雨水 ,每隔一段时间测定其 pH,结果如下: 测定时间/h 0 1 2 4 8雨水pH 4.734.624.564.554.55产生上述结果的原因是 。 (2)空气中的二氧化硫在烟尘的作用下
13、与氧气结合也能形成酸雨,请写出反应的化学方程式:。 (3)请提出两条防治酸雨的措施。答案: (1)SO2 SO 2 溶于水形成 H2SO3,由于空气中的氧气可以缓慢氧化 H2SO3 生成 H2SO4 ,而硫酸是强酸,故溶液的 pH 逐渐减小 (2)2SO2+O2+2H2O 2H2SO4(3)控制空气中 SO2 和氮氧化物的排放量 植树造林, 净化空气9.某化工厂以硫黄为主要原料之一生产硫酸,每小时生产 98%(质量分数) 的硫酸的质量为 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
14、物料损失 ,则:(1)该厂每小时消耗标准状况下的空气体积为 m 3。 (2)为满足题设要求,b%的下限等于 。 解析: (1)由硫黄转化为硫酸的化学方程式为:S(s)+O2(g) SO2(g) 2SO 2(g)+O2(g) 2SO3(g) SO 3(g)+H2O(l) H2SO4(l)氧气和硫酸之间的量的关系为(不计原料损失):3O2 2H 2SO4322.4 L 298 gV a106 g98%V(O2)= =3.36105a L则每小时消耗标准状况下的空气为:V(空气)=1.610 6a L=1 600a m3(2)由 S(s)+O2(g) SO2(g)可知 ,在同温同压下,硫黄燃烧前后气体体积不变。a t 98%的硫酸中 H2SO4 的物质的量为 a10 kmol,则硫黄燃烧生成的 SO2 的物质的量也为 a10 kmol。根据 O2 体积守恒,列代数方程 :1 600a m321%=1 600a m3b%+a10 kmol22.4 m3kmol-1化简得:b%=7%答案: (1)1 600a (2)7%
