问题 计算题

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%):

(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?

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(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吸收率,实际生产中用___________吸收SO3

(5)已知:2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·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。

答案

(1)压强一定时,温度升高时,SO2转化率下降,说明升温有利逆反应的进行,所以正反应为放热反应;

(2)增大压强对提高SO2转化率无显著影响,反而会增加成本;

(3)否 否

(4)浓硫酸

(5)8.0×103t ;9.83×109KJ

(1)从题中表格数据可以看出同一压强下不断升高温度,SO2的转化率不断降低,说明可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)正向为放热反应。

(2)从表中数据可以看出400~500℃,10Mpa时,SO2的转化率为99.3%~99.9%,可是常压下SO2的转化率已经很高,压强增大100倍,转化率提高的并不明显,反而需要增大设备强度,增加投资,降低企业经济效益。

(3)催化剂可以缩短达到平衡的时间,但不可以使平衡发生移动,故不能提高SO2的转化率,也不能增大反应放出的热量。

(4)因为SO3 + H2O= H2SO4该反应放出大量的热,产生的酸雾阻止SO2的吸收,实际生产中用98.3%的浓H2SO4吸收SO3

(5)解:1万吨98%的硫酸含H2SO4的质量:9.8×109g

设需要SO3的质量为x,该反应产生的热量为y。

H2SO4 →SO2 →△H

98g     80g —196.6×0.5KJ

9.8×109g  x    y

X=(9.8×109g×80g)÷98g=8.0×109g=8.0×103t

Y=8.0×103t×98.3KJ÷80g=9.83×109KJ

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