Question

某工厂废气中含有SO₂，可将SO₂转化为（NH₄）₂SO₄而除去．其过程为：将废气经初步处理，使其中O₂的体积分数为10%（这时SO₂的体积分数为0.2%），并在400℃时以5m³/h的速率通过V₂ O₅触媒层，然后与流量为25L/h的NH₃混合，再喷入流量为290g/h的冷水，此时气体温度迅速从400℃下降至200℃，在结晶装置中得到（NH₄）₂SO₄晶体．回答下列问题．
（1）使废气中SO₂与O₂的物质的量之比为1：50，主要原因是

 

．
（2）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：

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

已知SO₂的氧化是放热反应，利用表中数据推断工业上应选用的生产条件是

 

，选择该条件的主要原因是

 

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（3）有资料报道：“最近研制出一种性能优越的催化剂，可以将SO₂全部催化氧化为SO₃．”你认为该报道可信吗？

 

（填“可信”或“不可信”），其理由是

 

（4）合成氨时，原料N₂不能用空气代替，主要原因是

 

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Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,合成氨条件的选择

专题：化学平衡专题

分析：（1）过量的O₂可以提高SO₂的转化率，采用这样比值增大O₂的浓度，提高了SO₂的转化率；
（2）在400～500℃时，SO₂的催化氧化采用常压而不是高压，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）SO₂催化氧化为SO₃，是可逆反应，不能完全反应，催化剂只能改变反应速率，不能改变化学平衡；
（4）空气中氧气与氢气混合高温反应会发生爆炸；

解答： 解：（1）过量的O₂可以提高SO₂的转化率，采用这样比值增大O₂的浓度，提高了SO₂的转化率，有利于平衡向生成三氧化硫的方向移动；
故答案为：提高二氧化硫转化率，增加氧气的浓度，有利于平衡向生成三氧化硫的方向移动；
（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，故通常采取采用常压而不是高压，选择400～500℃该温度下，催化剂活性最大；
故答案为：1MPa 400～500℃，既可保持二氧化硫转化率较高，又能降低成本，且该温度下催化剂活性较好；
（3）催化剂缩短到达平衡时间，不影响平衡移动，所以二氧化硫的转化率不变，性能优越的催化剂，不可能将SO₂全部催化氧化为SO₃，
故答案为：不可信  二氧化硫与氧气的反应是可逆反应，使用催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，更不能全部转化；
（4）合成氨时，原料N₂不能用空气代替，主要原因是在高温下，空气中的氧气与氢气混合会爆炸；
故答案为：在高温下，空气中的氧气与氢气混合会爆炸；

点评：本题考查了工业制硫酸的基本原理，侧重考查了化学平衡的影响因素，注意工业制备选择条件的分析方法，题目难度中等．