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/℃0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4（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？______；（2）在400～500℃时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：______；（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？______（填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量？______（填“是”或“否”）；（4）为提高SO3的吸收率，实际生产中用______吸收SO2．（5）已知：2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）；△H=-196.9kJ?mol-1，计算每生产一万吨98%硫酸，SO2生产这些SO3所放出的热量______．

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）吸收塔中SO₃如果用水吸收，发生反应：SO₃+H₂O═H₂SO₄，该反应为放热反应，放出的热量易导致酸雾形成，阻碍水对三氧化硫的吸收；而浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾，同时三氧化硫易溶于浓硫酸，所以工业上从吸收塔顶部喷洒浓硫酸作吸收液，最终得到“发烟”硫酸，
故答案为：98.3%的硫酸；
（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
故答案为：9.85×10⁹kJ．