Question

如圖是現今常規生產發煙硫酸和硫酸的流程圖：

(1)在④處二氧化硫被氧化成三氧化硫，④的設備名稱是    ，該處發生反應的方程式為      ，為提高三氧化硫的產率，該處應采用     (填“等溫過程”或“絕熱過程”)為宜。
(2)在⑦處進行二次催化處理的原因是       。
(3)⑤處氣體混合物主要是氮氣和三氧化硫．此時氣體經過⑥后不立即進入⑦是因為             。
(4)20％的發煙硫酸(SO₃的質量分數為20％)1噸需加水     噸(保留2位有效數字)才能配制成98％的成品硫酸。
(5)在②處發生1500℃的“不完全燃燒”，即先混入少量干燥空氣，然后在③處于700℃下再繼續燃燒．試簡述這種燃燒方式對環境保護是有利的原因     。

Answer 1

(1)接觸室  ，等溫過程；
(2)反應是可逆反應，二次催化使尚不未反應的SO₂盡量催化氧化成SO₃，可以降低成本，提高原料的利用率和保護環境；
(3)通過吸收塔后，混合氣體中SO₃含量較多，不利于SO₂的催化氧化反應進行。
(4)0.066   
(5)在高溫下空氣的氮氣和氧氣反應生成氮氧化物，有污染；低溫下氮氧化物被還原生成N₂，對環境保護有利。

(1)二氧化硫被氧化成三氧化硫的設備為接觸室；SO₂和O₂反應生成SO₃，該反應正反應方向是是可逆反應，溫度過高平衡逆向移動，不利于 SO₃ 的生成，且影響催化劑的活性，所以采用等溫過程。
(2)通過一次催化爐不可能將二氧化硫全部氧化成三氧化硫，為充分利用原料，所以設置二次催化爐，使尚未反應的二氧化硫盡量氧化成三氧化硫，這樣對降低成本和環境的保護是有利的。
(3)⑤處中的混合氣體主要是三氧化硫和氮氣，以及少量的二氧化硫，通過口吸收塔⑥后，只能吸收一部分三氧化硫。若將這種含三氧化硫較多，二氧化硫含量較少的混合氣體直接通入第二個催化爐⑦，這時帶入催化劑表面的三氧化硫的分壓較高，二氧化硫分壓較低，不利于反應的進行。
(4)SO₃+H₂O=H₂SO₄，需要水的質量為m(H₂O)=1t×20%×18/80=0.045t，濃硫酸中含水的質量為(0.8t+0.2t×98/80) ×2%=0.0209t，所以需要水的質量是0.045t+0.0209=0.066t。
(5)在高溫下，1500℃，空氣的氮氣和氧氣反應生成氮氧化物，有污染；低溫下，如700℃，氮氧化物被還原，生成N₂，對環境保護有利。