Question

工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤．压强及温度对SO2转化率的影响如下表

工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤．压强及温度对SO2转化率的影响如下表（原料气各成分的体积分数为：SO2：7% O2：11% N2：82%）； 压强/MPa转化率/%温度/℃ 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）已知SO2的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？压强一定时，温度升高时，SO2的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应压强一定时，温度升高时，SO2的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应；（2）在大400～500℃时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：增大压强对SO2的转化率影响不大，同时增大成本增大压强对SO2的转化率影响不大，同时增大成本；（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？否否（填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量？否否（填“是”或“否”）；（4）工业生产硫酸产生的尾气主要含SO2和SO3，会造成酸雨酸雨（填环境问题），工业上常用足量的浓氨水来吸收，写出相关的离子方程式2NH3?H2O+SO2=2NH4++SO32-+H2O2NH3?H2O+SO2=2NH4++SO32-+H2O2NH3?H2O+SO3=2NH4++SO42-+H2O2NH3?H2O+SO3=2NH4++SO42-+H2O（5）已知：2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）；△H=-196.9kJ?mol-1，计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO3质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量．（写出解题过程）

Answer 1

（1）由表中数据可知，压强一定时，温度升高时，SO₂的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，
故答案为：压强一定时，温度升高时，SO₂的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应；
（2）由表中数据可知，增大压强对SO₂的转化率影响不大，同时增大成本，故通常采取采用常压而不是高压，
故答案为：增大压强对SO₂的转化率影响不大，同时增大成本；
（3）催化剂缩短到达平衡时间，不影响平衡移动，二氧化硫的转化率不变；
反应热只与始态和终态的能量有关，与反应条件无关，催化剂不改变始态和终态的能量，使用催化剂反应热不变，
故答案为：否；否；
（4）SO₂和SO₃会导致酸雨；
氨水二氧化硫反应生成亚硫酸铵，反应离子方程式为：2NH₃?H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O；
与三氧化硫反应生成硫酸铵，反应离子方程式为：2NH₃?H₂O+SO₃=2NH₄⁺+SO₄^2-+H₂O，
故答案为：酸雨；2NH₃?H₂O+SO₂=2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O；2NH₃?H₂O+SO₃=2NH₄⁺+SO₄^2-+H₂O；
（5）1万吨98%的硫酸含有H₂SO₄的质量为1×10¹⁰×98%=9.8×10⁹g，
令需要SO₃的质量为m，放出的热量为y，则：
   2H₂SO₄～2SO₃～Q=196.9kJ
2×98g     2×80g     196.9kJ
9.8×10⁹g    m          y
所以2×98g：9.8×10⁹g=2×80g：m，解得m=8×10⁹g=8×10³t
所以2×98g：196.9kJ=9.8×10⁹g：y，解得y=9.85×10⁹kJ
答：需要的SO₃质量为8×10³t，生产这些SO₃所放出的热量为9.85×10⁹kJ．