Question

某工廠廢氣中含有SO₂，可將SO₂轉(zhuǎn)化為（NH₄）₂SO₄而除去．其過程為：將廢氣經(jīng)初步處理，使其中O₂的體積分?jǐn)?shù)為10%（這時(shí)SO₂的體積分?jǐn)?shù)為0.2%），并在400℃時(shí)以5m³/h的速率通過V₂ O₅觸媒層，然后與流量為25L/h的NH₃混合，再噴入流量為290g/h的冷水，此時(shí)氣體溫度迅速從400℃下降至200℃，在結(jié)晶裝置中得到（NH₄）₂SO₄晶體．回答下列問題．
（1）使廢氣中SO₂與O₂的物質(zhì)的量之比為1：50，主要原因是

 

．
（2）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：

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

已知SO₂的氧化是放熱反應(yīng)，利用表中數(shù)據(jù)推斷工業(yè)上應(yīng)選用的生產(chǎn)條件是

 

，選擇該條件的主要原因是

 

．
（3）有資料報(bào)道：“最近研制出一種性能優(yōu)越的催化劑，可以將SO₂全部催化氧化為SO₃．”你認(rèn)為該報(bào)道可信嗎？

 

（填“可信”或“不可信”），其理由是

 

（4）合成氨時(shí)，原料N₂不能用空氣代替，主要原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,合成氨條件的選擇

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）過量的O₂可以提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，采用這樣比值增大O₂的濃度，提高了SO₂的轉(zhuǎn)化率；
（2）在400～500℃時(shí)，SO₂的催化氧化采用常壓而不是高壓，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）SO₂催化氧化為SO₃，是可逆反應(yīng)，不能完全反應(yīng)，催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變化學(xué)平衡；
（4）空氣中氧氣與氫氣混合高溫反應(yīng)會(huì)發(fā)生爆炸；

解答： 解：（1）過量的O₂可以提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，采用這樣比值增大O₂的濃度，提高了SO₂的轉(zhuǎn)化率，有利于平衡向生成三氧化硫的方向移動(dòng)；
故答案為：提高二氧化硫轉(zhuǎn)化率，增加氧氣的濃度，有利于平衡向生成三氧化硫的方向移動(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，故通常采取采用常壓而不是高壓，選擇400～500℃該溫度下，催化劑活性最大；
故答案為：1MPa 400～500℃，既可保持二氧化硫轉(zhuǎn)化率較高，又能降低成本，且該溫度下催化劑活性較好；
（3）催化劑縮短到達(dá)平衡時(shí)間，不影響平衡移動(dòng)，所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率不變，性能優(yōu)越的催化劑，不可能將SO₂全部催化氧化為SO₃，
故答案為：不可信  二氧化硫與氧氣的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，使用催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡移動(dòng)，更不能全部轉(zhuǎn)化；
（4）合成氨時(shí)，原料N₂不能用空氣代替，主要原因是在高溫下，空氣中的氧氣與氫氣混合會(huì)爆炸；
故答案為：在高溫下，空氣中的氧氣與氫氣混合會(huì)爆炸；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了工業(yè)制硫酸的基本原理，側(cè)重考查了化學(xué)平衡的影響因素，注意工業(yè)制備選擇條件的分析方法，題目難度中等．