Question

某硫酸廠處理尾氣中的SO₂是采用將SO₂轉(zhuǎn)化為（NH₄）₂SO₄的方法。該廠初步處理的尾氣中，SO₂的體積分數(shù)為0.2%，O₂的體積分數(shù)為10%。該尾氣以8m³?h^-1的速率先通過熱交換器加熱到400℃，再通過催化劑使SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃，然后與一定速率的NH3混合，并噴水使之反應(yīng)生成（NH₄）₂SO₄，將得到的溶液在結(jié)晶裝置中進行處理，可得到硫酸銨晶體。試回答下面的問題：
（1）按反應(yīng)中的理論值SO₂和O₂的物質(zhì)的量之比為2∶1，該廠生產(chǎn)中SO₂和O₂的物質(zhì)的量的實際比值為多少？為什么？
（2）假設(shè)SO₂完全轉(zhuǎn)化為SO₃，則在相同條件下通入NH₃的最佳速率為多少？
（3）若該廠每天排放10000m³（標準狀況）這種廢氣，按上述方法計算，該廠每月（按30天計算）可得到硫酸銨多少噸？

Answer 1

（1）題目中V（SO₂）∶V（O₂）=0.2%∶10%=1∶50，根據(jù)勒夏特列原理，增大廉價的O₂的量，有利于提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，減少再次排放的污染。
（2）尾氣中SO₂的速率為8m³?h^-1×0.2%=0.016m³?h^-1。根據(jù)關(guān)系式：2NH₃～SO₂，得NH₃的最佳速率為0.016m³?h^-1 ×2=0.032m³?h^-1。
（3）每月排放的廢氣中SO₂的體積為：
1×104m³×30×0.2%×10³L?m^-3=6×10⁵L
可制得（NH₄）₂SO₄的質(zhì)量可根據(jù)下面關(guān)系式計算：
2NH₃～SO₂～（NH₄）₂SO₄
得m［（NH₄）₂SO₄］=×132g?mol^-1×10^-6t?g-1=3.536t。