Question

在硫酸的工業(yè)生產中，通過下列反應使SO₂轉化為SO₃：2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃△H＜0．已知常壓下SO₃體積分數為91%，試回答：
（1）在生產中常用過量的空氣是為了

 

．
（2）加熱到400-500℃是由于

 

．
（3）壓強應采用

 

（填“高壓”或“常壓”）．原因是

 

．
（4）常用濃H₂SO₄來吸收SO₃，而不是用水，是因為

 

．
（5）尾氣中的SO₂必須回收，是因為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的調控作用

專題：化學平衡專題

分析：在硫酸工業(yè)中運用化學平衡原理選擇適宜生產條件的能力，選擇適宜的反應條件，要從濃度、壓強、溫度、催化劑等條件中考慮該反應的速率、轉化率，同時還要考慮工業(yè)生產的實際情況和成本，硫酸工業(yè)中2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑  .

△

2SO₃（g）；△H＜0，該反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應分析移動，由于反應物氣體體積大于生成物氣體體積，則增大壓強有利于平衡向正反應方向移動，題中實驗數據表明反應在常壓下反應的轉化率較大，結合反應的實際和對設備的影響以及SO₂和SO₃的性質解答該題；（2）（4）兩問是考慮速率問題，第（1）（3）問則是考慮化學平衡問題，且第（3）問要考慮生產的實際情況．

解答： 解：（1）在生產中常用過量的空氣，增大反應物濃度，有利于平衡向正反應分析移動，提高SO₂的轉化率，
故答案為：增大O₂的濃度，使平衡向正方向移動，提高SO₂的轉化率，使成本高的SO₂得到充分利用；
（2）該反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應分析移動，對SO₂的轉化不利，但升高溫度可增大反應速率，主要考慮催化劑的活性，如溫度過低，反應速率過慢，不利于工業(yè)生產，在此溫度下，催化劑活性強，反應速率快，可縮短到達平衡的時間，提高單位時間內SO₃的產率，
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速率，縮短到達平衡的時間；
（3）增大壓強，反應速率增大，由于反應物氣體體積大于生成物氣體體積，則增大壓強有利于平衡向正反應方向移動，但實驗數據表明反應在常壓下反應的轉化率較大，無采用高壓的必要，況且，采用高壓還受動力、設備等條件的限制，提高了成本，
故答案為：常壓；因常壓下平衡混合氣體中SO₃的體積分數已達91%，若再加壓，對設備動力系統(tǒng)要求高，成本高，加壓實際意義不大；
（4）水和三氧化硫反應生成硫酸，反應放熱，易形成酸霧而導致吸收效果差，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，避免對環(huán)境造成污染．

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)中運用化學平衡原理選擇適宜生產條件的能力，綜合考查化學平衡移動和影響平衡移動的因素，為高考常見題型，側重于學生分析能力和數據處理能力的考查，注重于化學對生活、生產的指導，難度中等．