1、课时训练2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成的硫酸
2、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,故不正确。答案:C4.工业制硫
3、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,颗粒很小(直径小于10-7),不易沉降(可飘浮数
4、小时甚至数年),它与空气中的SO2、O2接触时,SO2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、O2接触时,SO2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SiO2、Fe2O3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
5、,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+O22SO3,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
6、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
7、;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+11O22Fe2O3+8SO22SO2+O22SO3(3)氨吸收法:SO2+2NH3+H2O(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4(NH4)2SO4+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
8、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/h01248雨水pH4.734.624.564.554.55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)SO2SO2溶于水形成H2SO3,由于空气中的氧气可
9、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+2H2O2H2SO4(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 m3。(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+O2SO22SO2+O22SO3SO
10、3+H2OH2SO4氧气和硫酸之间的量的关系为(不计原料损失):3O22H2SO4322.4 L298 gVa106 g98%V(O2)=a106g98%322.4 L298 g=(3.36105)a L则每小时消耗标准状况下的空气为:V(空气)=3.36105aL21%=1.6106a 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%
