硫酸工业中通常将尾气转化为硫酸铵,既能防止对大气的污染,又能充分利用原料.请回答下列问题:
(1)硫酸工业尾气中SO2、O2的体积分数分别为0.4%和0.5%.向硫酸工业尾气中通入空气(设空气中O2的体积分数为20.5%,且不含SO2),使SO2的体积分数由0.4%降为0.2%.
①通入的空气与原硫酸工业尾气的体积比为______.
②通入空气后的混合气体中O2的体积分数为______.
(2)在400℃时,将经上述通入空气后的硫酸工业尾气以5×103L/h的速率通过V2O5催化剂层后,再与NH3混合,同时缓慢喷入冷水,此时气体温度迅速由约400℃下降为200℃,在热的结晶装置中得到(NH4)2SO4晶体.
①生产中,NH3的通过速率约为______L/h时,原子利用率最高(设SO2的转化率为100%).
②某硫酸厂每天排放出的尾气折算成标准状况下的体积为5×105m3.按上述方法该厂每月(以30天计)最多能获得多少吨硫酸铵?
(1)①SO2的体积分数由0.4%降为0.2%因为二氧化硫体积不变,所以总体积必须变为原来的2倍,即空气与尾气的体积比为1:1;故答案为:1:1;
②设通入空气体积与硫酸工业废气体积都为100L则含氧气的体积为:100L×0.5%+100L×20.5%=21L,则混合后氧气体积分数为:
×100%=10.5% 故答案为:10.5%;21L 200L
(2)①由通入空气后的硫酸工业尾气以5×103L/h的速率通过V2O5催化剂,可知通过二氧化硫的体积是5×103L/h×0.2%=10L/h;由2SO2+O2
2SO3; SO3+H2O+2NH3=(NH4)2SO4可推出二氧化硫与氨气的分子个数比为1:2,所以体积比也是1:2,所以氨气的速率为20L/h;故答案为:20;催化剂 . △
②由方程式可知二氧化硫与硫酸铵的分子个数比为1:1,所以
SO2----------------------------(NH4)2SO4
22.4×10-3m3 132×10-6吨
30×5×105 m3×0.4%(正常排气未稀释) x
x≈353.57吨
即该厂每月能生产353.57吨硫酸铵.