题目内容

（9分）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%）；

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）利用表中数据推断SO2的氧化是        （填“吸热”或“放热”）反应；

（2）在400~500℃时，SO2的催化氧化采用         （填“常压”或“高压”）；

（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？     （填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量？     （填“是”或“否”）；

（4）为提高SO3吸收率，实际生产中用           吸收SO3；

（5）已知：2SO2（g）＋O2（g）＝2SO3（g）；△H＝－196.6kJ·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。

 

【答案】

（1）放热 （1分）（2）常压 （1分）（3）否（1分），否 （1分）

（4）98.3%的浓H2SO4 （1分）

（5）8×103t  9.83×109kJ （各2分）

【解析】

 

练习册系列答案
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（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
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
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
否
（填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量？
否
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
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++SO32-+H2O
2NH3?H2O+SO2=2NH4++SO32-+H2O

2NH3?H2O+SO3=2NH4++SO42-+H2O
2NH3?H2O+SO3=2NH4++SO42-+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）
（2011?宝鸡三模）[化学一选修2化学与技术]分析下面两个案例并回答有关问题．
（1）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%，N282%）：
压强/MPa
SO2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利用表中数据，如何推断出SO2的催化氧化反应是一个放热反应？
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
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选择适应的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？
否
否
（填“是”或“否”）是否可以增大该反应所放出的热量？
否
否
（填“是”或“否”）．
③已知：2SO2（g）+O2（g）
催化剂
.
△
2SO3（g），△H=-196.6k J/mol，计算每生产1万吨98%硫酸所需要SO3质量为
8×103
8×103
t，由SO2生产这些SO3时放出的热量为
9.85×109
9.85×109
kJ．
（2）某地区已探明蕴藏有丰富的赤铁矿（主要成分为Fe2O3，还含有SiO2等杂质）、煤矿、石灰石和黏土，拟在该地区建设大型炼铁厂．

①随着铁矿的开发和炼铁厂的建立，需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等，形成规模的工业体系．据此确定上图中相应工厂的名称B
焦化厂
焦化厂
、D
水泥厂
水泥厂
．
②以赤铁矿为原料，写出高炉炼铁中得到生铁以及产生炉渣的化学方程式
Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2 、CaCO3+SiO2
 高温 
.
 
CaSiO3+CO2
Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2 、CaCO3+SiO2
 高温 
.
 
CaSiO3+CO2
．
③从“三废”利用、环境保护等角度考虑，该地区和企业在生产中应采取的一些措施有（举出1种措施即可）
用炼铁厂的炉渣（或CaSiO3）作为水泥厂的原料；或用发电厂的煤矸石和粉煤灰作为水泥厂的原料；或将石灰石煅烧成生石灰，用于吸收发电厂和焦化厂燃煤时产生的SO2，减少对空气的污染；或建立污水处理系统
用炼铁厂的炉渣（或CaSiO3）作为水泥厂的原料；或用发电厂的煤矸石和粉煤灰作为水泥厂的原料；或将石灰石煅烧成生石灰，用于吸收发电厂和焦化厂燃煤时产生的SO2，减少对空气的污染；或建立污水处理系统
．
（2009?江门一模）（1）下表为某温度和压强下，密闭容器中SO2氧化为SO3反应在不同时间各物质的浓度（mol/L）
时间（min） 0 10 20 30 40 50 60 70
SO2 10 7 5 3.5 2 1 1 1
O2 5 3.5 2.5 1.75 1 0.5 0.5 0.5
SO3 0 3 5 6.5 8 9 9 9
试画出V（SO3）-t图．

（2）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
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如何利用表中数据推断SO2的氧化反应的热效应？
压强一定时，温度升高，二氧化硫的转化率减小，说明升温平衡向逆反应方向移动，所以二氧化硫的氧化反应为放热反应
压强一定时，温度升高，二氧化硫的转化率减小，说明升温平衡向逆反应方向移动，所以二氧化硫的氧化反应为放热反应
．
②在400一500℃时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：
从化学平衡移动条件分析应该采用低温高压．而根据表格中提供的数据发现，压强的增加引起SO2转化率的变化并不明显，反而增加成本，所以工业上直接采用常压
从化学平衡移动条件分析应该采用低温高压．而根据表格中提供的数据发现，压强的增加引起SO2转化率的变化并不明显，反而增加成本，所以工业上直接采用常压
．
③工业制硫酸所产生的尾气含有SO2、微量的SO3和酸雾．为了保护环境将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式：
2H2SO3+O2=2H2SO4 ；2NH4HSO3+O2=2NH4HSO4
2H2SO3+O2=2H2SO4 ；2NH4HSO3+O2=2NH4HSO4
．
④能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是
BC
BC
．（填字母）
A．NaOH溶液、酚酞试液　  
B．KMnO4溶液、稀H2SO4
C．碘水、淀粉溶液　　　　
D．氨水、酚酞试液
⑤某温度下，SO2氧化为SO3在10L的密闭容器中进行，开始向容器加入4.0mol SO2和10.0molO2，当反应达到平衡时，混合气体为13.0mol，则SO2的转化率为
50%
50%
，该温度反应的平衡常数
1.1L?mol-1
1.1L?mol-1
．
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．
（1）某温度下，SO2（g）+
1
2
O2（g）?SO3（g）△H=-98kJ/mol．开始时向100L的密闭容器中加入4.0molSO2（g）和10.0molO2（g），当反应达到平衡状态时共放出热量196kJ，则该温度下的平衡常数K=
10
3
10
3
．若反应温度保持不变时，选择合适的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？
否
否
（填“是”或“否”，下同）；是否可以增大该反应所放出的热量？
否
否
．
（2）在一定条件下，向一带有活塞的密闭容器中充入2molSO2（g）和1molO2（g），发生反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），达到平衡后改变下列条件，SO2、O2、SO3的平衡浓度都增大的是
A
A
（填序号）．
A．保持温度和容器体积不变，充入2molSO3
B．保持温度和容器体积不变，充入2molN2
C．保持温度和容器内压强不变，充入0.5molSO2和0.25molO2
D．保持温度和容器内压强不变，充入1molSO3
E．保持温度和容器内压强不变，充入2molN2
F．升高温度
（3）压强、温度对SO2转化率的影响如表中所示：
0.1 0.5 1.0 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400℃、0.1MPa条件下达到平衡时的平衡常数为K1，400℃、10MPa条件下达到平衡时的平衡常数为K2，500℃、1.0MPa条件下达到平衡时的平衡常数为K3，600℃、0.5MPa条件下达到平衡时的平衡常数为K4，则K1、K2、K3、K4的大小顺序为
K1=K2＞K3＞K4
K1=K2＞K3＞K4
．
由上表数据可知，硫酸工业中SO2催化氧化反应的合适温度和压强是
1.0MPa，400℃～500℃
1.0MPa，400℃～500℃
．
（2011?丹东模拟）[化学-选修2化学与技术]硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位．请回答硫酸工业中的如下问题：
（1）早期生产硫酸以黄铁矿为原料，目前很多国家都已经限制以黄铁矿为原料而以硫磺为原料，以硫磺为原料的优点是
生产流程短，设备简单，三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化等
生产流程短，设备简单，三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化等
．
（2）工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3由一个关键步骤．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：SO27%；O211%；N282）利用表中数据分析，在实际生产中选择的适宜生产条件是：
温度
400℃～500℃
400℃～500℃
℃，压强
0.1
0.1
MPa．
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
（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？
否
否
（填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量？
否
否
（填“是”或“否”）．
（4）为提高SO3吸收率，实际生产中通常用
98%的浓硫酸
98%的浓硫酸
吸收SO3．
（5）在催化反应室中设有热交换装置，以下叙述与热交换装置的作用有关的是
B
B
（填写序号）
A．保护环境，防止空气污染    
B．充分利用热量，降低生产成本
C．升高温度，提高SO2的转化率  
D．防止催化剂中毒
（6）在硫酸工业尾气中，SO2是主要大气污染物，必须进行净化处理，处理方法可用
石灰水
石灰水
（填名称）吸收，然后再用硫酸处理，重新生成SO2和一种生产水泥的辅料，写出这两步反应的化学方程式
SO2+Ca（OH）2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O
SO2+Ca（OH）2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O
．

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