Question

(選考題)31A.[化學(xué)—選修化學(xué)與技術(shù)]

    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%）：

（1）已知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＝－196.6kJ·mol^－1，計(jì)算每生產(chǎn)1萬(wàn)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(qiáng)一定時(shí),溫度升高時(shí),SO₂轉(zhuǎn)化率下降,說(shuō)明升溫有利于逆反應(yīng)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(wú)顯著影響，反而會(huì)增加成本；

（3）否  否

（4）濃硫酸

（5）解：1萬(wàn)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　　—　　△H

98g                   80g             -196.6×0.5KJ

9.8×10⁹g           x                    y

x=＝8.0×10×⁹g＝8.0×10³t

y==9.83×10⁹kJ

解析：由表中的數(shù)據(jù)，在壓強(qiáng)相同條件下升高溫度，SO₂的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向左移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。當(dāng)增大壓強(qiáng)時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率變化不大，且常壓下轉(zhuǎn)化率已較大。使用催化劑加快反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變，也不能增大反應(yīng)放出熱量，因?yàn)閰⒓臃磻?yīng)的量沒變化。為了防止形成酸霧不利于SO₃吸收，實(shí)際上用濃H₂SO₄來(lái)吸收SO₃。由1萬(wàn)噸98%硫酸中H₂SO₄的量來(lái)計(jì)算SO₃質(zhì)量及放出熱量。