Question

某工廠處理SO₂廢氣時(shí)，采用將SO₂轉(zhuǎn)化為硫酸銨的方法。經(jīng)該廠初步處理后的廢氣中，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為10%，SO₂的體積分?jǐn)?shù)是0.2%。使該廢氣在400 ℃時(shí)以5 m³·h^－1的速率通過催化劑層，與速率為20 L·h^－1的氨氣混合，再噴水，使之發(fā)生反應(yīng)：2NH₃+H₂SO₄====   （NH₄）₂SO₄，將得到的溶液在結(jié)晶裝置中處理，可得硫酸銨晶體。將氣體都折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況下，以進(jìn)行下面的計(jì)算：

（1）該工廠為什么將廢氣以5 m³/h的速率與速率為20 L·h^－1的氨氣混合為最佳配比（用計(jì)算說明）？

（2）該廠若每天排放10000 m³的這種廢氣，按上述方法，該廠每月（按30天計(jì)算）可得到硫酸銨多少噸？消耗氨氣多少立方米？

Answer 1

解析：以每小時(shí)排放SO₂的物質(zhì)的量與每小時(shí)需NH₃的物質(zhì)的量，找出它們的比，與化學(xué)方程式里反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)的比對(duì)照，找到工廠采用題給配比的原因。后一問按每月排放SO₂的體積代入化學(xué)方程式，求得需NH₃的體積和生成（NH₄）₂SO₄的質(zhì)量。

（1）每小時(shí)排出的廢氣中，SO₂的體積為：5×0.2%=5×2×10^－3m³，即10 L。

按題意，每小時(shí)送入氨的體積為20 L，所以，NH₃與SO₂的體積之比或物質(zhì)的量之比均為2∶1，恰與反應(yīng)的化學(xué)方程式中反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為2∶1一致：2SO₂+O₂====2SO₃，2NH₃+SO₃+H₂O====（NH₄）₂SO₄。

（2）每月排放的廢氣中SO₂的體積為：

1×10⁴ L×30×0.2%×10³=6×10⁵ L

可制得（NH₄）₂SO₄的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式：

2NH₃～SO₂～（NH₄）₂SO₄

（NH₄）₂SO₄的質(zhì)量為×=3.5357 t。

消耗NH₃的體積為6×10⁵ L×=1.2×10³ m³。

答案：（1）2∶1  （2）3.5357 t  1.2×10³ m³