Question

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？

 

；
（2）在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的吸收率，實(shí)際生產(chǎn)中用

 

吸收SO₂．
（5）已知：2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）；△H=-196.9kJ?mol^-1，計(jì)算每生產(chǎn)一萬(wàn)噸98%硫酸，SO₂生產(chǎn)這些SO₃所放出的熱量

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的調(diào)控作用,工業(yè)制取硫酸

專題：化學(xué)平衡專題

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(shuō)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(wú)關(guān)，催化劑不改變始態(tài)和終態(tài)的能量；
（4）吸收塔中吸收液的選擇從實(shí)際吸收效果考慮不采用水而采用濃硫酸，可防止產(chǎn)生酸霧；
（5）計(jì)算1萬(wàn)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(shuō)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(shuō)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(wú)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）吸收塔中SO₃如果用水吸收，發(fā)生反應(yīng)：SO₃+H₂O═H₂SO₄，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量易導(dǎo)致酸霧形成，阻礙水對(duì)三氧化硫的吸收；而濃硫酸的沸點(diǎn)高，難以氣化，不會(huì)形成酸霧，同時(shí)三氧化硫易溶于濃硫酸，所以工業(yè)上從吸收塔頂部噴灑濃硫酸作吸收液，最終得到“發(fā)煙”硫酸，
故答案為：98.3%的硫酸；
（5）1萬(wàn)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
故答案為：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．