Question

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的转化率的影响如下表（原料气各成分的体积分数为：SO₂7%，O₂11%，N₂82%）：
（1）利用表中数据判断SO₂的氧化反应是

 

反应（填“放热”或“吸热”），其判断依据是

 

．

温度/℃	不同压强下的转化率/%
	0.1MPa	0.5MPa	1MPa	10MPa
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

（2）根据表中数据，考虑综合经济效益，你认为工业上SO₂催化氧化时适宜的压强为

 

．
（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO₂的转化率？

 

（填“是”或“否”）．
（4）为提高SO₃吸收率，实际生产中用

 

吸收SO₃．
（5）将1mol SO₃充入一真空密闭容器中，一定条件下达到平衡，此时SO₃所占体积分数为M%，若在同样条件下最初投入2mol SO₃，反应达平衡时SO₃所占体积分数为N%，则M%

 

N%（填“大于”，“等于”或“小于”）

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,吸热反应和放热反应,化学平衡建立的过程

专题：化学平衡专题

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）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；
（4）若在同样条件下最初投入2mol SO₃，和投入1molSO₃，相比可知，相当于增大平衡压强，平衡正向进行，三氧化硫体积分数增大．

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：放热；由表中数据可知，在相同压强下，温度越高SO₂的转化率越低；
（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，考虑综合经济效益压强0.1MPa时二氧化硫转化率较大，
故答案为：0.1MPa；    
（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，故答案为：否；
（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%的硫酸；      
（5）将1mol SO₃充入一真空密闭容器中，一定条件下达到平衡，此时SO₃所占体积分数为M%，若在同样条件下最初投入2mol SO₃，反应达平衡时SO₃所占体积分数为N%，在同样条件下最初投入2mol SO₃，和投入1molSO₃，相比可知，相当于增大平衡压强，平衡正向进行，三氧化硫体积分数增大，所以M%＜N%，故答案为：小于．

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．