Question

在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃：2SO₂+O₂?2SO₃△H＜0，已知常壓下平衡混合氣體中SO₃體積分?jǐn)?shù)為91%．試回答：
（1）在生產(chǎn)中常用過量的空氣是為了

 

．
（2）加熱到400～500℃是由于

 

．
（3）壓強(qiáng)采用

 

，原因是

 

．
（4）常用濃硫酸來吸收SO₂而不用水，因為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,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，同時還要考慮工業(yè)生產(chǎn)的實際情況和成本，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，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，題中實驗數(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)的實際和對設(shè)備的影響以及SO₂和SO₃的性質(zhì)解答該題；（2）（4）兩問是考慮速率問題，第（1）（3）問則是考慮化學(xué)平衡問題，且第（3）問要考慮生產(chǎn)的實際情況．

解答： 解：（1）在生產(chǎn)中常用過量的空氣，增大反應(yīng)物濃度，有利于平衡向正反應(yīng)分析移動，提高SO₂的轉(zhuǎn)化率；
故答案為：增大氧氣濃度，提高成本較高的SO₂的轉(zhuǎn)化率；
（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，對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，如溫度過低，反應(yīng)速率過慢，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)平衡的時間，提高單位時間內(nèi)SO₃的產(chǎn)率；
故答案為：在此溫度下，催化劑活性強(qiáng)，反應(yīng)速率快，可縮短到達(dá)平衡的時間，提高單位時間內(nèi)SO₃的產(chǎn)率；
（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，但實驗數(shù)據(jù)表明反應(yīng)在常壓下反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較大，無采用高壓的必要，況且，采用高壓還受動力、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，對設(shè)備動力系統(tǒng)要求高，成本高，加壓實際意義不大；
（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．

點評：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)平衡移動和影響平衡移動的因素，為高考常見題型，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)對生活、生產(chǎn)的指導(dǎo)，難度中等．