Question

在硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)下列反應(yīng)使SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃：2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃△H＜0．已知常壓下SO₃體積分?jǐn)?shù)為91%，試回答：
（1）在生產(chǎn)中常用過(guò)量的空氣是為了

 

．
（2）加熱到400-500℃是由于

 

．
（3）壓強(qiáng)應(yīng)采用

 

（填“高壓”或“常壓”）．原因是

 

．
（4）常用濃H₂SO₄來(lái)吸收SO₃，而不是用水，是因?yàn)?div id="cgqy02u" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．
（5）尾氣中的SO₂必須回收，是因?yàn)?div id="uycuo0g" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的調(diào)控作用

專題：化學(xué)平衡專題

分析：在硫酸工業(yè)中運(yùn)用化學(xué)平衡原理選擇適宜生產(chǎn)條件的能力，選擇適宜的反應(yīng)條件，要從濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等條件中考慮該反應(yīng)的速率、轉(zhuǎn)化率，同時(shí)還要考慮工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況和成本，硫酸工業(yè)中2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑  .

△

2SO₃（g）；△H＜0，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，由于反應(yīng)物氣體體積大于生成物氣體體積，則增大壓強(qiáng)有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，題中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明反應(yīng)在常壓下反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較大，結(jié)合反應(yīng)的實(shí)際和對(duì)設(shè)備的影響以及SO₂和SO₃的性質(zhì)解答該題；（2）（4）兩問(wèn)是考慮速率問(wèn)題，第（1）（3）問(wèn)則是考慮化學(xué)平衡問(wèn)題，且第（3）問(wèn)要考慮生產(chǎn)的實(shí)際情況．

解答： 解：（1）在生產(chǎn)中常用過(guò)量的空氣，增大反應(yīng)物濃度，有利于平衡向正反應(yīng)分析移動(dòng)，提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，
故答案為：增大O₂的濃度，使平衡向正方向移動(dòng)，提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，使成本高的SO₂得到充分利用；
（2）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化不利，但升高溫度可增大反應(yīng)速率，主要考慮催化劑的活性，如溫度過(guò)低，反應(yīng)速率過(guò)慢，不利于工業(yè)生產(chǎn)，在此溫度下，催化劑活性強(qiáng)，反應(yīng)速率快，可縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，提高單位時(shí)間內(nèi)SO₃的產(chǎn)率，
故答案為：400-500℃是催化劑活性溫度，選擇此溫度可以提高反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間；
（3）增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，由于反應(yīng)物氣體體積大于生成物氣體體積，則增大壓強(qiáng)有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明反應(yīng)在常壓下反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較大，無(wú)采用高壓的必要，況且，采用高壓還受動(dòng)力、設(shè)備等條件的限制，提高了成本，
故答案為：常壓；因常壓下平衡混合氣體中SO₃的體積分?jǐn)?shù)已達(dá)91%，若再加壓，對(duì)設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)要求高，成本高，加壓實(shí)際意義不大；
（4）水和三氧化硫反應(yīng)生成硫酸，反應(yīng)放熱，易形成酸霧而導(dǎo)致吸收效果差，但用濃H₂SO₄吸收則不易形成酸霧，吸收效果好，
故答案為：用水吸收易形成酸霧，降低吸收速率；
（5）二氧化硫有毒并能夠形成酸雨污染空氣，酸雨必須回收，回收二氧化硫還能夠節(jié)約資源，減小成本，
故答案為：SO₂是有毒氣體，避免對(duì)環(huán)境造成污染．

點(diǎn)評(píng)：本題以硫酸的工業(yè)制備為載體，此題考查了在硫酸工業(yè)中運(yùn)用化學(xué)平衡原理選擇適宜生產(chǎn)條件的能力，綜合考查化學(xué)平衡移動(dòng)和影響平衡移動(dòng)的因素，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生分析能力和數(shù)據(jù)處理能力的考查，注重于化學(xué)對(duì)生活、生產(chǎn)的指導(dǎo)，難度中等．