Question

2．工業(yè)生產(chǎn)玻璃會產(chǎn)生大量的窯爐氣（含SO₂和氮氧化物等）．為減少環(huán)境污染，某工廠生產(chǎn)玻璃與處理窯爐氣的工藝流程如下：

（l）生產(chǎn)普通硅酸鹽玻璃的主要原料是石英砂、純堿和石灰石．其中，石灰石參與的反應方程式是SiO₂+CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑．
（2）窯爐氣中的SO₂一部分來源于原料中添加劑Na₂SO₄的熱分解，該反應方程式為2Na₂SO₄═2Na₂O+2SO₂↑+O₂↑；氮氧化物主要源于空氣中N₂與O₂的反應，該類氣體在高溫下基本無色，隨溫度的降低逐漸偏向紅棕色，原因是NO與O₂反應生成紅棕色NO₂，且該反應為放熱反應．
（3）“脫硫塔”中反應形成的灰分，除亞硫酸鈉和氮的含氧酸鹽外，主要還有Na₂CO₃和Na₂SO₄；用于噴霧的火堿溶液應選用軟化水配制，原因是減少不溶或微溶鹽的生成，避免堵塞噴頭．
（4）在“脫硝裝置”中，催化劑設計成蜂窩而非平板狀結(jié)構(gòu)．原因是增大催化劑的表面積，加快反應速率．

Answer 1

分析 （1）普通硅酸鹽玻璃的主要原料為石英砂、純堿和石灰石；碳酸鈣與二氧化硅在高溫下反應生成硅酸鈉和二氧化碳氣體；
（2）硫酸鈉分解生成二氧化硫，結(jié)合化合價變化判斷反應產(chǎn)物，然后寫出反應的化學方程式；根據(jù)NO與O₂反應生成紅棕色NO₂，該反應為放熱反應分析；
（3）根據(jù)生成普通硅酸鹽玻璃的主要原料分析；根據(jù)硬水會生成不溶物堵塞噴頭分析；
（4）根據(jù)催化劑表面積大小對反應速率的影響分析．

解答 解：（1）生產(chǎn)玻璃的原料是純堿、石英和石灰石，碳酸鈣可以和二氧化硅之間發(fā)生反應生成硅酸鈣和二氧化碳，反應方程式為：SiO₂+CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑，
故答案為：純堿；SiO₂+CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑；
（2）窯爐氣中的SO₂一部分來源于原料中添加劑Na₂SO₄的熱分解，根據(jù)化合價變化可知還會生成氧氣和氧化鈉，該反應方程式為：2Na₂SO₄═2Na₂O+2SO₂↑+O₂↑；
氮氧化物主要源于空氣中N₂與O₂的反應，該類氣體在高溫下基本無色，隨溫度的降低逐漸偏向紅棕色，生成的氣體為NO，NO與氧氣反應生成二氧化氮，且該反應為放熱反應，
故答案為：2Na₂SO₄═2Na₂O+2SO₂↑+O₂↑；NO與O₂反應生成紅棕色NO₂，且該反應為放熱反應；
（3）根據(jù)生成原理可知灰分中除亞硫酸鈉和氮的含氧酸鹽外，還含有Na₂CO₃和Na₂SO₄；減少不溶或微溶鹽的生成，避免堵塞噴頭，則用于噴霧的火堿溶液應選用軟化水配制，
故答案為：Na₂CO₃和Na₂SO₄；減少不溶或微溶鹽的生成，避免堵塞噴頭；
（4）在“脫硝裝置”中，催化劑設計成蜂窩而非平板狀結(jié)構(gòu)，可增大催化劑的表面積，加快反應速率，
故答案為：增大催化劑的表面積，加快反應速率．

點評 本題考查較為綜合，涉及普通玻璃的制備、化學方程式書寫、化學反應速率的影響等知識，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析能力及靈活應用能力．