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        1. 精英家教網 > 高中化學 > 題目詳情
          工業(yè)上生產硫酸時,利用催化氧化反應將SO2轉化為SO3是一個關鍵步驟。壓強及溫度對SO2轉化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分數為:SO2 7%,O2 11%,N2 82%):
               壓強/MPa
          轉化率/%
          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,如何利用表中數據推斷此結論?________________________________________________________。
          (2)在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的轉化率?________(填“是”或“否”),是否可以增大該反應放出的熱量?________(填“是”或“否”)。
          (4)為提高SO3吸收率,實際生產中用________吸收SO2。
          (5)已知:2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH=-196.9 kJ·mol-1,計算每生產1萬噸98%的硫酸所需要的SO3質量和由SO2生產這些SO3所放出的熱量。
          (1)壓強一定時,溫度升高時,SO2轉化率下降,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轉化率無顯著影響,反而會增加成本
          (3)否     否
          (4)濃硫酸
          (5)8.0×103 t 9.845×109 kJ
          (1)根據表格中的數據可以看出,在相同壓強下(如在0.1 MPa下)升高溫度(如由400℃升高到500℃)時SO2的轉化率降低(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)根據表格中的數據可以得知:在0.1MPa下SO2的轉化率已經很高,如在400℃時已達99.2%,若增大壓強到10 MPa,壓強增大了100倍但是SO2的轉化率增大為99.9%,只增大了0.7%,變化不大。而壓強增大100倍,需要對設備的材料、動力、能源等都做相應地提高,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的轉化率不產生影響;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的轉化率不變,所以反應放出的熱量也不會增大。
          (4)在生產實際中是采用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的質量:9.8×109 g。
          設需要SO3的質量為x,該反應產生的熱量為y。
          H2SO4~ SO3~ 放出的熱量
          98 g       80 g     196.9 kJ×
          9.8×109 g  x       y
          ,
          解得x=8.0×103 t,y=9.845×109 kJ。
          練習冊系列答案
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