Question

【題目】在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2轉(zhuǎn)化為SO3：2SO2＋O22SO3　ΔH< 0，已知常壓下平衡混合氣體中SO3的體積分?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H2SO4來吸收SO3而不用水，是因?yàn)?/span>__________________________________________；

(5)尾氣中的SO2必須回收，是為了_______________________________________________________。

Answer 1

【答案】增大O2濃度，提高SO2的轉(zhuǎn)化率 保證催化劑活性達(dá)到所需要的最佳溫度，以提高反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間 常壓 常壓下平衡混合氣中SO3的體積分?jǐn)?shù)已達(dá)到91%，若再加壓，對(duì)設(shè)備及動(dòng)力系統(tǒng)要求高，成本高 用水吸收SO3易形成酸霧，吸收速率慢 減少對(duì)環(huán)境的污染

【解析】

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）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；

（1）在生產(chǎn)中常用過量的空氣，增大O2濃度，平衡正向移動(dòng)，可提高SO2的轉(zhuǎn)化率。

（2）此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高不利于合成SO3；溫度過低會(huì)使反應(yīng)速率減慢，因此選擇適宜的溫度以保證催化劑活性達(dá)到最高，提高反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間，提高單位時(shí)間內(nèi)SO3的產(chǎn)率。

（3）常壓下平衡混合氣中SO3的體積分?jǐn)?shù)已達(dá)到91%；再加壓，平衡也能正向移動(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率；但對(duì)設(shè)備及動(dòng)力系統(tǒng)要求高，成本高，投入比產(chǎn)出更多。

（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；

（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。