Question

（2009?抚顺模拟）工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃是一个关键步骤．压强及温度对SO₂转化率的影响如下表（原料气各成分的体积分数为：SO₂：7%   O₂：11%   N₂：82%）；

压强/MPa 转化率/% 温度/℃	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的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？

压强一定时，温度升高时，SO₂的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应

；
（2）在大400～500℃时，SO₂的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：

增大压强对SO₂的转化率影响不大，同时增大成本

；
（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO₂的转化率？

否

（填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量？

否

（填“是”或“否”）；
（4）工业生产硫酸产生的尾气主要含SO₂和SO₃，会造成

酸雨

（填环境问题），工业上常用足量的浓氨水来吸收，写出相关的离子方程式

2NH₃?H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O

2NH₃?H₂O+SO₃=2NH₄⁺+SO₄^2-+H₂O

（5）已知：2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）；△H=-196.9kJ?mol^-1，计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO₃质量和由SO₂生产这些SO₃所放出的热量．（写出解题过程）

Answer 1

分析：（1）采取控制变量法，压强一定，分析温度对平衡的影响，由表中数据可知，压强一定时，温度升高时，SO₂的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动；
（2）由表中数据可知，增大压强对SO₂的转化率影响不大，同时增大成本；
（3）催化剂缩短到达平衡时间，不影响平衡移动；
反应热只与始态和终态的能量有关，与反应条件无关，催化剂不改变始态和终态的能量；
（4）SO₂和SO₃会导致酸雨；氨水二氧化硫反应生成亚硫酸铵，与三氧化硫反应生成硫酸铵；
（5）计算1万吨98%的硫酸含有H₂SO₄的质量，根据关系式2H₂SO₄～2SO₃～Q=196.9kJ计算．

解答：解：（1）由表中数据可知，压强一定时，温度升高时，SO₂的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，
故答案为：压强一定时，温度升高时，SO₂的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应；
（2）由表中数据可知，增大压强对SO₂的转化率影响不大，同时增大成本，故通常采取采用常压而不是高压，
故答案为：增大压强对SO₂的转化率影响不大，同时增大成本；
（3）催化剂缩短到达平衡时间，不影响平衡移动，二氧化硫的转化率不变；
反应热只与始态和终态的能量有关，与反应条件无关，催化剂不改变始态和终态的能量，使用催化剂反应热不变，
故答案为：否；否；
（4）SO₂和SO₃会导致酸雨；
氨水二氧化硫反应生成亚硫酸铵，反应离子方程式为：2NH₃?H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O；
与三氧化硫反应生成硫酸铵，反应离子方程式为：2NH₃?H₂O+SO₃=2NH₄⁺+SO₄^2-+H₂O，
故答案为：酸雨；2NH₃?H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O；2NH₃?H₂O+SO₃=2NH₄⁺+SO₄^2-+H₂O；
（5）1万吨98%的硫酸含有H₂SO₄的质量为1×10¹⁰×98%=9.8×10⁹g，
令需要SO₃的质量为m，放出的热量为y，则：
   2H₂SO₄～2SO₃～Q=196.9kJ
2×98g     2×80g     196.9kJ
9.8×10⁹g    m          y
所以2×98g：9.8×10⁹g=2×80g：m，解得m=8×10⁹g=8×10³t
所以2×98g：196.9kJ=9.8×10⁹g：y，解得y=9.85×10⁹kJ
答：需要的SO₃质量为8×10³t，生产这些SO₃所放出的热量为9.85×10⁹kJ．

点评：本题考查硫酸工业、影响化学平衡的因素、反应热的计算、多步反应计算等，难度中等，掌握利用关系式的计算．