Question

在硫酸的工业生产中，通过下列反应使SO₂转化为SO₃：2SO₂+O₂

催化剂

△

2SO₃△H＜0．已知常压下SO₃体积分数为91%，试回答：
（1）在生产中常用过量的空气是为了

 

．
（2）加热到400-500℃是由于

 

．
（3）压强应采用

 

（填“高压”或“常压”）．原因是

 

．
（4）常用浓H₂SO₄来吸收SO₃，而不是用水，是因为

 

．
（5）尾气中的SO₂必须回收，是因为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的调控作用

专题：化学平衡专题

分析：在硫酸工业中运用化学平衡原理选择适宜生产条件的能力，选择适宜的反应条件，要从浓度、压强、温度、催化剂等条件中考虑该反应的速率、转化率，同时还要考虑工业生产的实际情况和成本，硫酸工业中2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂  .

△

2SO₃（g）；△H＜0，该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应分析移动，由于反应物气体体积大于生成物气体体积，则增大压强有利于平衡向正反应方向移动，题中实验数据表明反应在常压下反应的转化率较大，结合反应的实际和对设备的影响以及SO₂和SO₃的性质解答该题；（2）（4）两问是考虑速率问题，第（1）（3）问则是考虑化学平衡问题，且第（3）问要考虑生产的实际情况．

解答： 解：（1）在生产中常用过量的空气，增大反应物浓度，有利于平衡向正反应分析移动，提高SO₂的转化率，
故答案为：增大O₂的浓度，使平衡向正方向移动，提高SO₂的转化率，使成本高的SO₂得到充分利用；
（2）该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应分析移动，对SO₂的转化不利，但升高温度可增大反应速率，主要考虑催化剂的活性，如温度过低，反应速率过慢，不利于工业生产，在此温度下，催化剂活性强，反应速率快，可缩短到达平衡的时间，提高单位时间内SO₃的产率，
故答案为：400-500℃是催化剂活性温度，选择此温度可以提高反应速率，缩短到达平衡的时间；
（3）增大压强，反应速率增大，由于反应物气体体积大于生成物气体体积，则增大压强有利于平衡向正反应方向移动，但实验数据表明反应在常压下反应的转化率较大，无采用高压的必要，况且，采用高压还受动力、设备等条件的限制，提高了成本，
故答案为：常压；因常压下平衡混合气体中SO₃的体积分数已达91%，若再加压，对设备动力系统要求高，成本高，加压实际意义不大；
（4）水和三氧化硫反应生成硫酸，反应放热，易形成酸雾而导致吸收效果差，但用浓H₂SO₄吸收则不易形成酸雾，吸收效果好，
故答案为：用水吸收易形成酸雾，降低吸收速率；
（5）二氧化硫有毒并能够形成酸雨污染空气，酸雨必须回收，回收二氧化硫还能够节约资源，减小成本，
故答案为：SO₂是有毒气体，避免对环境造成污染．

点评：本题以硫酸的工业制备为载体，此题考查了在硫酸工业中运用化学平衡原理选择适宜生产条件的能力，综合考查化学平衡移动和影响平衡移动的因素，为高考常见题型，侧重于学生分析能力和数据处理能力的考查，注重于化学对生活、生产的指导，难度中等．