Question

（07年宁夏卷） 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) 已各SO₂的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？

（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____。

（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＝－196.9kJ?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。

 

Answer 1

答案：（1）压强一定时，温度升高时，SO₂转化率下降,说明升温有利逆反应的进行，所以正反应为放热反应。（2）增大压强对提高SO₂转化率无显著影响，反而会增加成本。（3）否  否  （4）浓硫酸（5）8.0×10³t  9.83×10⁹kJ

 

解析：（1）根据表格中的数据可以看出，在相同压强下（如在0.1MPa下）升高温度（如由400℃升高到500℃）时SO₂的转化率降低（由99.2%降低为93.5%），即升高温度时此化学平衡向逆反应方向移动，而升高温度化学平衡应该向吸热反应方向移动，所以此反应的正反应为放热反应。

（2）根据表格中的数据可以得知：在0.1MPa（即常压1atm下）SO₂的转化率已经很高，如在400℃时已达99.2%，若增大压强到10MPa（即100atm），压强增大了100倍但是SO₂的转化率值增大为99.9%，只增大了0.7%变化不大。而压强增大100倍，需要对设备的材料、动力、能源等都作相应的提高，既要增大成本投入。

（3）使用催化剂只能改变化学反应的速率，改变反应到达平衡的时间，不能使化学平衡发生移动，即对SO₂的转化率不产生影响；而在一定条件下，化学反应放出的热量与参加反应的反应物的量成正比，因SO₂的转化率不变，所以反应放出的热量也不会增大。

（4）在生产实际中是采用98.3%的浓硫酸作吸收剂来吸收SO₃的。因为若用水进行吸收会形成酸雾，将影响SO₃的吸收速率和效率。

 （5）1万吨98%的硫酸含H₂SO₄的质量：9.8×10⁹g。  设需要SO₃的质量为x，该反应产生的热量为y。

 H₂SO₄    ～   SO₃    ～  放出的热量

 98g         80g         196.9kJ

  9.8×10⁹g        x            y

则，解得x=8.0×10³t  y=9.83×10⁹kJ。

高考考点：工业生产硫酸、化工生产条件的选择、化学计算等。

易错提醒：因文字组织能力不好导致在回答第（1）、（2）题是叙述不清楚，回答不到要点上；忽略单位换算而将第（5）计算时出错。

 

备考提示：化工生产条件的选择是理论联系生产实际的一个重点应用，在处理问题选择生产条件时既涉及到外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，又会考虑生产实际问题。在备考复习时应对合成氨、二氧化硫的催化氧化的生产条件的选择充分理解、熟练掌握，并学会举一反三。