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%)：

(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) ΔH=－196.6 kJ·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

（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

（1）从题中表格数据可以看出同一压强下不断升高温度，SO₂的转化率不断降低，说明可逆反应2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)正向为放热反应。
（2）从表中数据可以看出400~500℃，10Mpa时，SO₂的转化率为99.3%~99.9%，可是常压下SO₂的转化率已经很高，压强增大100倍，转化率提高的并不明显，反而需要增大设备强度，增加投资，降低企业经济效益。
（3）催化剂可以缩短达到平衡的时间，但不可以使平衡发生移动，故不能提高SO₂的转化率，也不能增大反应放出的热量。
（4）因为SO₃ + H₂O＝ H₂SO₄该反应放出大量的热，产生的酸雾阻止SO₂的吸收，实际生产中用98.3%的浓H₂SO₄吸收SO₃。
（5）解：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 →SO₂ →△H
98g     80g —196.6×0.5KJ
9.8×10⁹g  x    y
X=（9.8×10⁹g×80g）÷98g=8.0×10⁹g=8.0×10³t
Y=8.0×10³t×98.3KJ÷80g=9.83×10⁹KJ