Question

(選考題)31A.[化學—選修化學與技術(shù)]

    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轉(zhuǎn)化率的影響如下表（原料氣各成分的體積分數(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，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，實際生產(chǎn)中用      吸收SO₃；

（5）已知：2SO₂(g)+O₂(g)＝2SO₃(g)；△H＝－196.6kJ·mol^－1，計算每生產(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。

Answer 1

（1）壓強一定時,溫度升高時,SO₂轉(zhuǎn)化率下降,說明升溫有利于逆反應(yīng)進行,所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

（2）增大壓強對提高SO₂轉(zhuǎn)化率無顯著影響，反而會增加成本；

（3）否  否

（4）濃硫酸

（5）解：1萬噸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)，在壓強相同條件下升高溫度，SO₂的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向左移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。當增大壓強時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，轉(zhuǎn)化率不變，也不能增大反應(yīng)放出熱量，因為參加反應(yīng)的量沒變化。為了防止形成酸霧不利于SO₃吸收，實際上用濃H₂SO₄來吸收SO₃。由1萬噸98%硫酸中H₂SO₄的量來計算SO₃質(zhì)量及放出熱量。