Question

（07年寧夏卷） 工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時(shí)，利用催化氧化反應(yīng)將SO₂ 轉(zhuǎn)化為SO₃是一個(gè)關(guān)鍵步驟。壓強(qiáng)及溫度對(duì)SO₂轉(zhuǎn)化率的影響如下表（原料氣各成分的體積分?jǐn)?shù)為：SO₂    7%   O₂  11%   N₂   82%）；

	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

(1) 已各SO₂的氧化是放熱反應(yīng)，如何利用表中數(shù)據(jù)推斷此結(jié)論？

（2）在大400~500℃時(shí)，SO₂的催化氧化采用常壓而不是高壓，主要原因是____。

（3）選擇適宜的催化劑，是否可以提高SO₂的轉(zhuǎn)化率？     （填“是”或“否”），是否可以增大該反應(yīng)所放出的熱量？      （填“是”或“否”）；

（4）為提高SO₃吸收率，實(shí)際生產(chǎn)中用      吸收SO₃；

（5）已知：2SO₂(g)＋O₂(g)＝2SO₃(g)；△H＝－196.9kJ?mol^－1，計(jì)算每生產(chǎn)1萬噸98%硫酸所需要的SO₃質(zhì)量和由SO₂生產(chǎn)這些SO₃所放出的熱量。

 

Answer 1

答案：（1）壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高時(shí)，SO₂轉(zhuǎn)化率下降,說明升溫有利逆反應(yīng)的進(jìn)行，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。（2）增大壓強(qiáng)對(duì)提高SO₂轉(zhuǎn)化率無顯著影響，反而會(huì)增加成本。（3）否  否  （4）濃硫酸（5）8.0×10³t  9.83×10⁹kJ

 

解析：（1）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可以看出，在相同壓強(qiáng)下（如在0.1MPa下）升高溫度（如由400℃升高到500℃）時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率降低（由99.2%降低為93.5%），即升高溫度時(shí)此化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，而升高溫度化學(xué)平衡應(yīng)該向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，所以此反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可以得知：在0.1MPa（即常壓1atm下）SO₂的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如在400℃時(shí)已達(dá)99.2%，若增大壓強(qiáng)到10MPa（即100atm），壓強(qiáng)增大了100倍但是SO₂的轉(zhuǎn)化率值增大為99.9%，只增大了0.7%變化不大。而壓強(qiáng)增大100倍，需要對(duì)設(shè)備的材料、動(dòng)力、能源等都作相應(yīng)的提高，既要增大成本投入。

（3）使用催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)的速率，改變反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，即對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率不產(chǎn)生影響；而在一定條件下，化學(xué)反應(yīng)放出的熱量與參加反應(yīng)的反應(yīng)物的量成正比，因SO₂的轉(zhuǎn)化率不變，所以反應(yīng)放出的熱量也不會(huì)增大。

（4）在生產(chǎn)實(shí)際中是采用98.3%的濃硫酸作吸收劑來吸收SO₃的。因?yàn)槿粲盟�進(jìn)行吸收會(huì)形成酸霧，將影響SO₃的吸收速率和效率。

 （5）1萬噸98%的硫酸含H₂SO₄的質(zhì)量：9.8×10⁹g。  設(shè)需要SO₃的質(zhì)量為x，該反應(yīng)產(chǎn)生的熱量為y。

 H₂SO₄    ～   SO₃    ～  放出的熱量

 98g         80g         196.9kJ

  9.8×10⁹g        x            y

則，解得x=8.0×10³t  y=9.83×10⁹kJ。

高考考點(diǎn)：工業(yè)生產(chǎn)硫酸、化工生產(chǎn)條件的選擇、化學(xué)計(jì)算等。

易錯(cuò)提醒：因文字組織能力不好導(dǎo)致在回答第（1）、（2）題是敘述不清楚，回答不到要點(diǎn)上；忽略單位換算而將第（5）計(jì)算時(shí)出錯(cuò)。

 

備考提示：化工生產(chǎn)條件的選擇是理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的一個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用，在處理問題選擇生產(chǎn)條件時(shí)既涉及到外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，又會(huì)考慮生產(chǎn)實(shí)際問題。在備考復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)對(duì)合成氨、二氧化硫的催化氧化的生產(chǎn)條件的選擇充分理解、熟練掌握，并學(xué)會(huì)舉一反三。