题目

题型：不详难度：来源：

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%)：

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)已知SO₂的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？________________________________________________________。
(2)在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SO₂。
(5)已知：2SO₂(g)＋O₂(g)=2SO₃(g) ΔH＝－196.9 kJ·mol^－1，计算每生产1万吨98%的硫酸所需要的SO₃质量和由SO₂生产这些SO₃所放出的热量。

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)8.0×10³ t 9.845×10⁹ kJ

解析

(1)根据表格中的数据可以看出，在相同压强下(如在0.1 MPa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下SO₂的转化率已经很高，如在400℃时已达99.2%，若增大压强到10 MPa，压强增大了100倍但是SO₂的转化率增大为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、能源等都做相应地提高，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：9.8×10⁹ g。
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
98 g       80 g     196.9 kJ×
9．8×10⁹ g  x       y
则＝＝，
解得x＝8.0×10³ t，y＝9.845×10⁹ kJ。