Question

接觸法制硫酸是先把SO₂催化氧化成SO₃，然后再用水和濃硫酸吸收。某工廠接觸室“出口氣體”中含有N₂、O₂和少量的SO₂及體積分數(shù)為10%的SO₃。把“出口氣體”送進吸收塔，使SO₃轉(zhuǎn)化成發(fā)煙硫酸（可以看作是H₂SO₄與SO₃的混合物），其中SO₃的質(zhì)量分數(shù)為20%。請計算：
（1）若發(fā)煙硫酸用H₂SO₄?xSO₃表示，則x的值是多少。
（2）若只用水吸收SO₃（假設(shè)吸收完全）生產(chǎn)該發(fā)煙硫酸，求448m³（已折算成標準狀況）“出口氣體”所需水的質(zhì)量。
（3）若只用98%的濃硫酸來完全吸收SO₃生產(chǎn)該發(fā)煙硫酸，計算448m³（已折算成標準狀況）“出口氣體”所需98%的濃硫酸的質(zhì)量。

Answer 1

依題意，可列式如下：
×100％＝20％
解得：x≈0.306。
（2）出口氣體中所含SO₃的物質(zhì)的量＝ ×10%=2×10³mol。
用水吸收SO₃生產(chǎn)發(fā)煙硫酸的反應(yīng)若用常規(guī)的化學方程式表示，無疑會給計算帶來麻煩，我們可以先將H₂SO₄?0.306SO₃變換成1.306SO₃?H₂O，然后反應(yīng)用下式表示：
1.306SO₃+H₂O=1.306SO₃?H₂O
1.306mol  18g
2×10³mol  m（H₂O）
解得：m（H₂O）＝2.76×10⁴g。
（3）本小題的難度最大，解題的關(guān)鍵在于98％的濃硫酸的表示方式。根據(jù)組成可知98％的濃硫酸中硫酸和水的比例n（H₂SO₄）∶n（H₂O）= ，故可將其表示為H₂SO₄?H₂O/9或SO₃?10H₂O/9。則98%的濃硫酸吸收SO₃生產(chǎn)發(fā)煙硫酸的反應(yīng)可表示為：
SO₃?10H₂O/9+SO₃→1.306SO₃?H₂O
再將該化學方程式配平：
SO₃?10H₂O/9+SO₃＝1.306×10SO₃/9?10_H2O/9
      100g           mol
  m（濃硫酸）      2×10³mol
解得：m（濃硫酸）＝4.43×10⁵g。
【試題分析】