1、第 2 课时 硫酸工业中的三废处理及能量利用1.接触法制硫酸的接触室里有一个热交换器,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,使冷水经过热交换器,从而得到热水D.进行热量传递时,冷、热气体流向相同解析:接触室中的热交换器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,热交换器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:B2.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
2、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:A3.你认为减少酸雨的形成可以采取的措施是( )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
3、正确。答案:C4.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:B5.工业上制硫酸时,下列措施不合理的是( )A.用 98%的硫酸代替水吸收 SO3B.将尾气直接放空C.将矿石粉碎成很细的颗粒D.接触室内安装热交换器解析:B 项中尾气中含 SO2对环境有污染,不能直接放空。C 项正确,把矿石粉碎是为了增大矿石与 O2的接触面积,增大反应速率。D 项正确,接触室内安装热交换器,预热反应气体。答案:B6.“飘尘”是物质燃烧时产生的粒状漂浮物,
4、颗粒很小(直径小于 10-7),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.接触法生产硫酸的过程中,对废气、废水、废渣、废热的处理正确的是( )尾气用氨水处理 污水用石灰乳处理 废渣用来造水泥、炼铁 设置废热锅炉产生蒸汽、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;硫酸厂废水中含有硫酸可用石灰乳中和;硫酸厂废渣中含有 Si
5、O2、Fe 2O3等,可用于制造水泥、炼铁;由于硫酸生产过程中三个化学反应都是放热反应,可以充分利用这些反应放出的热能来降低生产成本。答案:D8.下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是( )A.在接触室中使用铁粉作催化剂B.在接触室中运用热交换技术可充分利用能源C.把硫铁矿磨成细粉末,可以提高原料的利用率D.该反应采用 450500 主要是因为该温度下催化剂活性好解析:硫酸工业生产过程中,接触室中发生反应的化学方程式为 2SO2+O2 2SO3,所用催化剂为 V2O5。答案:A9.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
6、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)接触法制硫酸的尾气中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
7、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+11O2 2Fe2O3+8SO22SO2+O2 2SO3(3)氨吸收法:SO 2+2NH3+H2O (NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2
8、SO4 (NH4)2SO4+SO2+H 2O(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。10.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 4.73 4.62 4.56 4.55 4.55产生上述结果的原因是 。 (2)空气中的二氧化硫在
9、烟尘的作用下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)SO 2 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11.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
10、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 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+O2 SO2 2SO 2+O2 2SO3 SO 3+H2O H2SO4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)=(3.36105)a 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)1 600 a (2)7%
