Question

工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時，利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃是一個關(guān)鍵步驟，壓強及溫度對SO₂的轉(zhuǎn)化率的影響如下表（原料氣各成分的體積分數(shù)為：SO₂7%，O₂11%，N₂82%）：
（1）利用表中數(shù)據(jù)判斷SO₂的氧化反應(yīng)是

 

反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”），其判斷依據(jù)是

 

．

溫度/℃	不同壓強下的轉(zhuǎn)化率/%
	0.1MPa	0.5MPa	1MPa	10MPa
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

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，考慮綜合經(jīng)濟效益，你認為工業(yè)上SO₂催化氧化時適宜的壓強為

 

．
（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”）．
（4）為提高SO₃吸收率，實際生產(chǎn)中用

 

吸收SO₃．
（5）將1mol SO₃充入一真空密閉容器中，一定條件下達到平衡，此時SO₃所占體積分數(shù)為M%，若在同樣條件下最初投入2mol SO₃，反應(yīng)達平衡時SO₃所占體積分數(shù)為N%，則M%

 

N%（填“大于”，“等于”或“小于”）

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng),化學平衡建立的過程

專題：化學平衡專題

分析：（1）采取控制變量法，壓強一定，分析溫度對平衡的影響，由表中數(shù)據(jù)可知，壓強一定時，溫度升高時，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；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，增大壓強對SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時增大成本；
（3）吸收塔中吸收液的選擇從實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；
（4）若在同樣條件下最初投入2mol SO₃，和投入1molSO₃，相比可知，相當于增大平衡壓強，平衡正向進行，三氧化硫體積分數(shù)增大．

解答： 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，壓強一定時，溫度升高時，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，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：放熱；由表中數(shù)據(jù)可知，在相同壓強下，溫度越高SO₂的轉(zhuǎn)化率越低；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，增大壓強對SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時增大成本，故通常采取采用常壓而不是高壓，考慮綜合經(jīng)濟效益壓強0.1MPa時二氧化硫轉(zhuǎn)化率較大，
故答案為：0.1MPa；    
（3）催化劑縮短到達平衡時間，不影響平衡移動，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率不變，故答案為：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，阻礙水對三氧化硫的吸收；而濃硫酸的沸點高，難以氣化，不會形成酸霧，同時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）將1mol SO₃充入一真空密閉容器中，一定條件下達到平衡，此時SO₃所占體積分數(shù)為M%，若在同樣條件下最初投入2mol SO₃，反應(yīng)達平衡時SO₃所占體積分數(shù)為N%，在同樣條件下最初投入2mol SO₃，和投入1molSO₃，相比可知，相當于增大平衡壓強，平衡正向進行，三氧化硫體積分數(shù)增大，所以M%＜N%，故答案為：小于．

點評：本題考查硫酸工業(yè)、影響化學平衡的因素、反應(yīng)熱的計算、多步反應(yīng)計算等，難度中等，掌握利用關(guān)系式的計算．