Question

工業上生產硫酸時,利用催化氧化反應將SO₂轉化為SO₃是一個關鍵步驟。壓強及溫度對SO₂轉化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分數為：SO₂ 7%,O₂ 11%,N₂ 82%)：

(1)已知SO₂的氧化是放熱反應，如何利用表中數據推斷此結論？
_____________________________________________________________________
(2)在400~500 ℃時，SO₂的催化氧化采用常壓而不是高壓，主要原因是：___________；
(3)選擇適宜的催化劑，是否可以提高SO₂的轉化率？___________(填“是”或“否”)，是否可以增大該反應所放出的熱量？___________(填“是”或“否”)；
(4)為提高SO₃吸收率，實際生產中用___________吸收SO₃；
(5)已知：2SO₂(g)+O₂(g)===2SO₃(g) ΔH=－196.6 kJ·mol^－1，計算每生產1萬噸98%硫酸所需要的SO₃質量和由SO₂生產這些SO₃所放出的熱量。

Answer 1

（1）壓強一定時,溫度升高時,SO₂轉化率下降,說明升溫有利逆反應的進行,所以正反應為放熱反應；
（2）增大壓強對提高SO₂轉化率無顯著影響，反而會增加成本；
（3）否 否
（4）濃硫酸
（5）8.0×10³t ；9.83×10⁹KJ

（1）從題中表格數據可以看出同一壓強下不斷升高溫度，SO₂的轉化率不斷降低，說明可逆反應2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)正向為放熱反應。
（2）從表中數據可以看出400~500℃，10Mpa時，SO₂的轉化率為99.3%~99.9%，可是常壓下SO₂的轉化率已經很高，壓強增大100倍，轉化率提高的并不明顯，反而需要增大設備強度，增加投資，降低企業經濟效益。
（3）催化劑可以縮短達到平衡的時間，但不可以使平衡發生移動，故不能提高SO₂的轉化率，也不能增大反應放出的熱量。
（4）因為SO₃ + H₂O＝ H₂SO₄該反應放出大量的熱，產生的酸霧阻止SO₂的吸收，實際生產中用98.3%的濃H₂SO₄吸收SO₃。
（5）解：1萬噸98%的硫酸含H₂SO₄的質量：9.8×10⁹g
設需要SO₃的質量為x，該反應產生的熱量為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