Question

硫酸工業流程如下所示：

（1）催化反應室發生反應的化學方程式是：______．
該反應通常用V₂O₅作催化劑，其催化機理可能是：V₂O₅氧化SO₂時，自身被還原為四價釩化合物；四價釩化合物再被O₂氧化．寫出該催化循環機理的化學方程式：______．
（2）依據流程圖判斷下列說法正確的是______（填字母）．
a．過量空氣能提高SO₂的轉化率
b．使用催化劑能提高SO₂的反應速率和轉化率
c．用98%的硫酸吸收SO₃，可以避免形成酸霧并提高吸收率
（3）每160g SO₃氣體與H₂O（l）化合放出260.6kJ的熱量，該反應的熱化學方程式是______．
（4）吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理．這樣做除了防止SO₂污染環境并得到銨鹽外，主要目的是：______．

Answer 1

解：（1）催化反應室發生的反應是二氧化硫的催化氧化反應生成三氧化硫，反應的化學方程式為：2SO₂（g）+O₂（g） 2SO₃（g）；該催化循環機理是V₂O₅氧化SO₂時，自身被還原為四價釩化合物；四價釩化合物再被O₂氧化為五氧化二釩，反應的化學方程式為：SO₂+V₂O₅=SO₃+2VO₂； O₂+4VO₂=2V₂O₅；
故答案為：2SO₂（g）+O₂（g） 2SO₃（g）；SO₂+V₂O₅=SO₃+2VO₂； O₂+4VO₂=2V₂O₅；
（2）依據工業生產流程結合反應原理分析；
a．過量空氣增大氧氣濃度，能提高SO₂的轉化率，故a正確；
b．催化劑可以加快反應速率，平衡不動，但使用催化劑能不提高SO₂的轉化率，故b錯誤；
c．三氧化硫易溶于水，用98%的硫酸吸收SO₃，可以避免形成酸霧并提高吸收率，故c正確；
故答案為：a、c；
（3）每160g SO₃氣體與H₂O（l）化合放出260.6kJ的熱量，80g三氧化硫與水反應放熱130.3KJ，反應的熱化學方程式為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol；
故答案為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）；△H=-130.3kJ/mol；
（4）吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理．這樣做吸收二氧化硫防止污染環境，得到高濃度的二氧化硫，除了防止SO₂污染環境并得到銨鹽外，能得到較高濃度的SO₂，實現原料循環再利用；
故答案為：得到較高濃度的SO₂，原料循環再利用；
分析：（1）催化反應室發生的反應是二氧化硫的催化氧化反應生成三氧化硫；該催化循環機理是V₂O₅氧化SO₂時，自身被還原為四價釩化合物；四價釩化合物再被O₂氧化為五氧化二釩；
（2）依據化學平衡影響因素和平衡移動原理和工業制備原理分析判斷；
（3）每160g SO₃氣體與H₂O（l）化合放出260.6kJ的熱量，80g三氧化硫與水反應放熱130.3KJ，依據熱化學方程式的書寫方法寫出；
（4）用氨水吸收，再用濃硫酸處理是先生成亞硫酸銨，在和硫酸反應生成濃度高的二氧化硫，實現原料循環利用；
點評：本題考查了硫酸工業制備原理應用和注意問題，主要是催化劑的催化原理分析，熱化學方程式書寫，題目難度中等．