Question

【題目】在硫酸工業(yè)中，通過下列反應使SO2轉(zhuǎn)化為SO3：2SO2＋O22SO3　ΔH< 0，已知常壓下平衡混合氣體中SO3的體積分數(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)壓強采用________，原因是__________________________________________________；

(4)常用濃H2SO4來吸收SO3而不用水，是因為__________________________________________；

(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 保證催化劑活性達到所需要的最佳溫度，以提高反應速率，縮短達到平衡所需要的時間 常壓 常壓下平衡混合氣中SO3的體積分數(shù)已達到91%，若再加壓，對設(shè)備及動力系統(tǒng)要求高，成本高 用水吸收SO3易形成酸霧，吸收速率慢 減少對環(huán)境的污染

【解析】

在硫酸工業(yè)中運用化學平衡原理選擇適宜生產(chǎn)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(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）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(shù)據(jù)表明反應在常壓下反應的轉(zhuǎn)化率較大，結(jié)合反應的實際和對設(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，可提高SO2的轉(zhuǎn)化率。

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

（3）常壓下平衡混合氣中SO3的體積分數(shù)已達到91%；再加壓，平衡也能正向移動，提高轉(zhuǎn)化率；但對設(shè)備及動力系統(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；

（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。