Question

工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時,利用催化氧化反應將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個關(guān)鍵步驟。壓強及溫度對SO₂轉(zhuǎn)化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分數(shù)為：SO₂ 7%,O₂ 11%,N₂ 82%)：

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

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(2)在400~500 ℃時，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所放出的熱量？___________(填“是”或“否”)；

(4)為提高SO₃吸收率，實際生產(chǎn)中用___________吸收SO₃；

(5)已知：2SO₂(g)+O₂(g)===2SO₃(g)  ΔH=－196.6 kJ·mol^－1，計算每生產(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

（1）壓強一定時,溫度升高時,SO₂轉(zhuǎn)化率下降,說明升溫有利逆反應的進行,所以正反應為放熱反應；

（2）增大壓強對提高SO₂轉(zhuǎn)化率無顯著影響，反而會增加成本；

（3）否  否

（4）濃硫酸

（5）8.0×10³t ；9.83×10⁹KJ

解析:

（1）從題中表格數(shù)據(jù)可以看出同一壓強下不斷升高溫度，SO₂的轉(zhuǎn)化率不斷降低，說明可逆反應2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)正向為放熱反應。

（2）從表中數(shù)據(jù)可以看出400~500℃，10Mpa時，SO₂的轉(zhuǎn)化率為99.3%~99.9%，可是常壓下SO₂的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，壓強增大100倍，轉(zhuǎn)化率提高的并不明顯，反而需要增大設(shè)備強度，增加投資，降低企業(yè)經(jīng)濟效益。

（3）催化劑可以縮短達到平衡的時間，但不可以使平衡發(fā)生移動，故不能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，也不能增大反應放出的熱量。

（4）因為SO₃ + H₂O＝ H₂SO₄該反應放出大量的熱，產(chǎn)生的酸霧阻止SO₂的吸收，實際生產(chǎn)中用98.3%的濃H₂SO₄吸收SO₃。

（5）解：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，該反應產(chǎn)生的熱量為y。

H₂SO₄  →SO₂  →△H

                     98g     80g  —196.6×0.5KJ

9.8×10⁹g  x    y

X=（9.8×10⁹g×80g）÷98g=8.0×10⁹g=8.0×10³t

Y=8.0×10³t×98.3KJ÷80g=9.83×10⁹KJ