Question

（2009?撫順模擬）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%）；

壓強(qiáng)/MPa 轉(zhuǎn)化率/% 溫度/℃	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？

壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

；
（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：

增大壓強(qiáng)對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時(shí)增大成本

；
（3）選擇適宜的催化劑，是否可以提高SO₂的轉(zhuǎn)化率？

否

（填“是”或“否”），是否可以增大該反應(yīng)所放出的熱量？

否

（填“是”或“否”）；
（4）工業(yè)生產(chǎn)硫酸產(chǎn)生的尾氣主要含SO₂和SO₃，會(huì)造成

酸雨

（填環(huán)境問題），工業(yè)上常用足量的濃氨水來吸收，寫出相關(guān)的離子方程式

2NH₃?H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O

2NH₃?H₂O+SO₃=2NH₄⁺+SO₄^2-+H₂O

（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．（寫出解題過程）

Answer 1

分析：（1）采取控制變量法，壓強(qiáng)一定，分析溫度對(duì)平衡的影響，由表中數(shù)據(jù)可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，增大壓強(qiáng)對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時(shí)增大成本；
（3）催化劑縮短到達(dá)平衡時(shí)間，不影響平衡移動(dòng)；
反應(yīng)熱只與始態(tài)和終態(tài)的能量有關(guān)，與反應(yīng)條件無關(guān)，催化劑不改變始態(tài)和終態(tài)的能量；
（4）SO₂和SO₃會(huì)導(dǎo)致酸雨；氨水二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸銨，與三氧化硫反應(yīng)生成硫酸銨；
（5）計(jì)算1萬噸98%的硫酸含有H₂SO₄的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式2H₂SO₄～2SO₃～Q=196.9kJ計(jì)算．

解答：解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，增大壓強(qiáng)對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時(shí)增大成本，故通常采取采用常壓而不是高壓，
故答案為：增大壓強(qiáng)對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時(shí)增大成本；
（3）催化劑縮短到達(dá)平衡時(shí)間，不影響平衡移動(dòng)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率不變；
反應(yīng)熱只與始態(tài)和終態(tài)的能量有關(guān)，與反應(yīng)條件無關(guān)，催化劑不改變始態(tài)和終態(tài)的能量，使用催化劑反應(yīng)熱不變，
故答案為：否；否；
（4）SO₂和SO₃會(huì)導(dǎo)致酸雨；
氨水二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸銨，反應(yīng)離子方程式為：2NH₃?H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O；
與三氧化硫反應(yīng)生成硫酸銨，反應(yīng)離子方程式為：2NH₃?H₂O+SO₃=2NH₄⁺+SO₄^2-+H₂O，
故答案為：酸雨；2NH₃?H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O；2NH₃?H₂O+SO₃=2NH₄⁺+SO₄^2-+H₂O；
（5）1萬噸98%的硫酸含有H₂SO₄的質(zhì)量為1×10¹⁰×98%=9.8×10⁹g，
令需要SO₃的質(zhì)量為m，放出的熱量為y，則：
   2H₂SO₄～2SO₃～Q=196.9kJ
2×98g     2×80g     196.9kJ
9.8×10⁹g    m          y
所以2×98g：9.8×10⁹g=2×80g：m，解得m=8×10⁹g=8×10³t
所以2×98g：196.9kJ=9.8×10⁹g：y，解得y=9.85×10⁹kJ
答：需要的SO₃質(zhì)量為8×10³t，生產(chǎn)這些SO₃所放出的熱量為9.85×10⁹kJ．

點(diǎn)評(píng)：本題考查硫酸工業(yè)、影響化學(xué)平衡的因素、反應(yīng)熱的計(jì)算、多步反應(yīng)計(jì)算等，難度中等，掌握利用關(guān)系式的計(jì)算．