Question

（07年寧夏卷） 工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時，利用催化氧化反應將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%）；

	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) 已各SO₂的氧化是放熱反應，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＝－196.9kJ?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

答案：（1）壓強一定時，溫度升高時，SO₂轉(zhuǎn)化率下降,說明升溫有利逆反應的進行，所以正反應為放熱反應。（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）8.0×10³t  9.83×10⁹kJ

 

解析：（1）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可以看出，在相同壓強下（如在0.1MPa下）升高溫度（如由400℃升高到500℃）時SO₂的轉(zhuǎn)化率降低（由99.2%降低為93.5%），即升高溫度時此化學平衡向逆反應方向移動，而升高溫度化學平衡應該向吸熱反應方向移動，所以此反應的正反應為放熱反應。

（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可以得知：在0.1MPa（即常壓1atm下）SO₂的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如在400℃時已達99.2%，若增大壓強到10MPa（即100atm），壓強增大了100倍但是SO₂的轉(zhuǎn)化率值增大為99.9%，只增大了0.7%變化不大。而壓強增大100倍，需要對設(shè)備的材料、動力、能源等都作相應的提高，既要增大成本投入。

（3）使用催化劑只能改變化學反應的速率，改變反應到達平衡的時間，不能使化學平衡發(fā)生移動，即對SO₂的轉(zhuǎn)化率不產(chǎn)生影響；而在一定條件下，化學反應放出的熱量與參加反應的反應物的量成正比，因SO₂的轉(zhuǎn)化率不變，所以反應放出的熱量也不會增大。

（4）在生產(chǎn)實際中是采用98.3%的濃硫酸作吸收劑來吸收SO₃的。因為若用水進行吸收會形成酸霧，將影響SO₃的吸收速率和效率。

 （5）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，該反應產(chǎn)生的熱量為y。

 H₂SO₄    ～   SO₃    ～  放出的熱量

 98g         80g         196.9kJ

  9.8×10⁹g        x            y

則，解得x=8.0×10³t  y=9.83×10⁹kJ。

高考考點：工業(yè)生產(chǎn)硫酸、化工生產(chǎn)條件的選擇、化學計算等。

易錯提醒：因文字組織能力不好導致在回答第（1）、（2）題是敘述不清楚，回答不到要點上；忽略單位換算而將第（5）計算時出錯。

 

備考提示：化工生產(chǎn)條件的選擇是理論聯(lián)系生產(chǎn)實際的一個重點應用，在處理問題選擇生產(chǎn)條件時既涉及到外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響，又會考慮生產(chǎn)實際問題。在備考復習時應對合成氨、二氧化硫的催化氧化的生產(chǎn)條件的選擇充分理解、熟練掌握，并學會舉一反三。