Question

某工廠廢氣中含有SO₂，可將SO₂轉化為（NH₄）₂SO₄而除去．其過程為：將廢氣經初步處理，使其中O₂的體積分數為10%（這時SO₂的體積分數為0.2%），并在400℃時以5m³/h的速率通過V₂ O₅觸媒層，然后與流量為25L/h的NH₃混合，再噴入流量為290g/h的冷水，此時氣體溫度迅速從400℃下降至200℃，在結晶裝置中得到（NH₄）₂SO₄晶體．回答下列問題．
（1）使廢氣中SO₂與O₂的物質的量之比為1：50，主要原因是

 

．
（2）反應將SO₂轉化為SO₃是一個關鍵步驟．壓強及溫度對SO₂轉化率的影響如下表：

壓強/MPa 轉化率/% 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

已知SO₂的氧化是放熱反應，利用表中數據推斷工業上應選用的生產條件是

 

，選擇該條件的主要原因是

 

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（3）有資料報道：“最近研制出一種性能優越的催化劑，可以將SO₂全部催化氧化為SO₃．”你認為該報道可信嗎？

 

（填“可信”或“不可信”），其理由是

 

（4）合成氨時，原料N₂不能用空氣代替，主要原因是

 

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Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,合成氨條件的選擇

專題：化學平衡專題

分析：（1）過量的O₂可以提高SO₂的轉化率，采用這樣比值增大O₂的濃度，提高了SO₂的轉化率；
（2）在400～500℃時，SO₂的催化氧化采用常壓而不是高壓，由表中數據可知，增大壓強對SO₂的轉化率影響不大，同時增大成本；
（3）SO₂催化氧化為SO₃，是可逆反應，不能完全反應，催化劑只能改變反應速率，不能改變化學平衡；
（4）空氣中氧氣與氫氣混合高溫反應會發生爆炸；

解答： 解：（1）過量的O₂可以提高SO₂的轉化率，采用這樣比值增大O₂的濃度，提高了SO₂的轉化率，有利于平衡向生成三氧化硫的方向移動；
故答案為：提高二氧化硫轉化率，增加氧氣的濃度，有利于平衡向生成三氧化硫的方向移動；
（2）由表中數據可知，增大壓強對SO₂的轉化率影響不大，同時增大成本，故通常采取采用常壓而不是高壓，選擇400～500℃該溫度下，催化劑活性最大；
故答案為：1MPa 400～500℃，既可保持二氧化硫轉化率較高，又能降低成本，且該溫度下催化劑活性較好；
（3）催化劑縮短到達平衡時間，不影響平衡移動，所以二氧化硫的轉化率不變，性能優越的催化劑，不可能將SO₂全部催化氧化為SO₃，
故答案為：不可信  二氧化硫與氧氣的反應是可逆反應，使用催化劑只能改變反應速率，不能使平衡移動，更不能全部轉化；
（4）合成氨時，原料N₂不能用空氣代替，主要原因是在高溫下，空氣中的氧氣與氫氣混合會爆炸；
故答案為：在高溫下，空氣中的氧氣與氫氣混合會爆炸；

點評：本題考查了工業制硫酸的基本原理，側重考查了化學平衡的影響因素，注意工業制備選擇條件的分析方法，題目難度中等．