Question

【化学--选修2化学与技术】
硫酸是重要的化工原料，它的产量衡量了一个国家的工业发展水平．工业生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO₂转化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%）．根据信息回答下列问题：

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）工业制硫酸时发生此反应的设备是

 

．
（2）已知SO₂的催化氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？

 

．
（3）在400℃～500℃，SO₂的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是

 

．
（4）为提高SO₃的吸收率，实际生产中用

 

吸收SO₃．
（5）在此反应前必须对原料气进行净化的原因

 

．
（6）已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol 每生产1000t 98%硫酸所需要的SO₃的质量为

 

t，由SO₂生产这些SO₃所放出的热量为

 

kJ．

Answer 1

考点：化学平衡的调控作用,热化学方程式,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据工业制取硫酸的主要设备名称及作用进行解答；
（2）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；
（3）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；
（4）吸收塔中吸收液的选择从实际吸收效果考虑不采用水而采用浓硫酸，可防止产生酸雾；
（5）为了防止催化剂中毒，需要对原料气减小净化处理；
（6）计算1000吨98%的硫酸含有H₂SO₄的质量，根据关系式2H₂SO₄～2SO₃～Q=196.9kJ进行计算．

解答： 解：（1）工业上制取硫酸的主要设备有：沸腾炉、接触室、吸收塔，其中用于将二氧化硫转化成三氧化硫的设备为接触室，
故答案为：接触室；
（2）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；
（3）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；
（4）吸收塔中SO₃如果用水吸收，发生反应：SO₃+H₂O═H₂SO₄，该反应为放热反应，放出的热量易导致酸雾形成，阻碍水对三氧化硫的吸收；而浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾，同时三氧化硫易溶于浓硫酸，所以工业上从吸收塔顶部喷洒浓硫酸作吸收液，最终得到“发烟”硫酸，
故答案为：98.3%的浓硫酸；
（5）为了避免催化剂中毒，导致催化活性降低，在原料气加入接触室前，需要对原料气进行净化处理，
故答案为：防止催化剂中毒；
（6）1000吨98%的硫酸含有H₂SO₄的质量为：1×10⁹×98%=9.8×10⁸g，
设需要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
9.8×10⁸g   m       y
则：2×98g：9.8×10⁸g=2×80g：m，
2×98g：196.9kJ=9.8×10⁸g：y，
解得：m=8×10⁸g=8×10²t，y=9.85×10⁸kJ，
故答案为：8×10²；9.85×10⁸．

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、多步反应计算等知识，题目难度中等，注意掌握硫酸工业、化学平衡的因素，明确利用关系式的计算方法，试题培养了学生的分析、理解能力、化学计算能力．