Question

【化學(xué)--選修2化學(xué)與技術(shù)】
硫酸是重要的化工原料，它的產(chǎn)量衡量了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平．工業(yè)生產(chǎn)硫酸時(shí)，利用催化氧化反應(yīng)將SO₂轉(zhuǎn)化SO₃是一個(gè)關(guān)鍵步驟．壓強(qiáng)及溫度對(duì)SO₂轉(zhuǎn)化率的影響如下表．（原料氣各成分的體積分?jǐn)?shù)為：SO₂：7%，O₂：11%，N₂：82%）．根據(jù)信息回答下列問題：

壓強(qiáng)MPa       轉(zhuǎn)化率% 溫度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

（1）工業(yè)制硫酸時(shí)發(fā)生此反應(yīng)的設(shè)備是

 

．
（2）已知SO₂的催化氧化是放熱反應(yīng)，如何利用表中數(shù)據(jù)推斷此結(jié)論？

 

．
（3）在400℃～500℃，SO₂的催化氧化采用常壓而不是高壓，主要原因是

 

．
（4）為提高SO₃的吸收率，實(shí)際生產(chǎn)中用

 

吸收SO₃．
（5）在此反應(yīng)前必須對(duì)原料氣進(jìn)行凈化的原因

 

．
（6）已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol 每生產(chǎn)1000t 98%硫酸所需要的SO₃的質(zhì)量為

 

t，由SO₂生產(chǎn)這些SO₃所放出的熱量為

 

kJ．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的調(diào)控作用,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)工業(yè)制取硫酸的主要設(shè)備名稱及作用進(jìn)行解答；
（2）采取控制變量法，壓強(qiáng)一定，分析溫度對(duì)平衡的影響，由表中數(shù)據(jù)可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，增大壓強(qiáng)對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時(shí)增大成本；
（4）吸收塔中吸收液的選擇從實(shí)際吸收效果考慮不采用水而采用濃硫酸，可防止產(chǎn)生酸霧；
（5）為了防止催化劑中毒，需要對(duì)原料氣減小凈化處理；
（6）計(jì)算1000噸98%的硫酸含有H₂SO₄的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式2H₂SO₄～2SO₃～Q=196.9kJ進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）工業(yè)上制取硫酸的主要設(shè)備有：沸騰爐、接觸室、吸收塔，其中用于將二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫的設(shè)備為接觸室，
故答案為：接觸室；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高時(shí)，SO₂的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，增大壓強(qiáng)對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時(shí)增大成本，故通常采取采用常壓而不是高壓，
故答案為：增大壓強(qiáng)對(duì)SO₂的轉(zhuǎn)化率影響不大，同時(shí)增大成本；
（4）吸收塔中SO₃如果用水吸收，發(fā)生反應(yīng)：SO₃+H₂O═H₂SO₄，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量易導(dǎo)致酸霧形成，阻礙水對(duì)三氧化硫的吸收；而濃硫酸的沸點(diǎn)高，難以氣化，不會(huì)形成酸霧，同時(shí)三氧化硫易溶于濃硫酸，所以工業(yè)上從吸收塔頂部噴灑濃硫酸作吸收液，最終得到“發(fā)煙”硫酸，
故答案為：98.3%的濃硫酸；
（5）為了避免催化劑中毒，導(dǎo)致催化活性降低，在原料氣加入接觸室前，需要對(duì)原料氣進(jìn)行凈化處理，
故答案為：防止催化劑中毒；
（6）1000噸98%的硫酸含有H₂SO₄的質(zhì)量為：1×10⁹×98%=9.8×10⁸g，
設(shè)需要SO₃的質(zhì)量為m，放出的熱量為y，則：
   2H₂SO₄～2SO₃～Q=196.9kJ
2×98g    2×80g  196.9kJ
9.8×10⁸g   m       y
則：2×98g：9.8×10⁸g=2×80g：m，
2×98g：196.9kJ=9.8×10⁸g：y，
解得：m=8×10⁸g=8×10²t，y=9.85×10⁸kJ，
故答案為：8×10²；9.85×10⁸．

點(diǎn)評(píng)：本題考查硫酸工業(yè)、影響化學(xué)平衡的因素、反應(yīng)熱的計(jì)算、多步反應(yīng)計(jì)算等知識(shí)，題目難度中等，注意掌握硫酸工業(yè)、化學(xué)平衡的因素，明確利用關(guān)系式的計(jì)算方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力、化學(xué)計(jì)算能力．