Question

[化學——選修化學與技術]（15分）
硫酸是工業生產中最為重要的產品之一。
（1）工業上制硫酸主要分為_________、________、_________三個階段。
（2）下列是第二階段反應的有關實驗數據，請選擇最合適的生產條件____________。

（3）現在欲提高反應速率和SO₂的轉化率，下列措施可行的是（   ）

A．向裝置中通入氮氣且保持體積不變

B．向裝置中通入氧氣且保持體積不變

C．添加更多的催化劑

D．降低溫度，及時轉移SO3

（4）硫酸生產的尾氣中含有少量SO₂，可有石灰水吸收后，再用硫酸處理。此過程涉及的化學反應方程式為__________________，______________。
（5）若進入第二階段所用設備中氣體的體積分數為：SO₂7%、O₂11%、N₂82%。現有100體積這樣的混合氣體在反應后變成96.7體積，則反應后混合氣體中N₂和SO₃的體積比為___________，此時SO₂轉化率為__________。

Answer 1

（1）造氣 接觸氧化 吸收（各1分）
（2）400   0.4Mpa （或常壓）（各1分）      （3）B（2分）
（4）SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O     CaSO₃+H₂SO₄=CaSO₄+SO₂+H₂O
（5）410:33（或82：6.6）       94.3%（各2分）

(1)考查工業制硫酸的原理。工業上制硫酸主要分為造氣、接觸氧化、吸收三個階段。
（2）根據表中數據可知，溫度越高轉化率越低，所以綜合考慮溫度對反應速率、化學平衡及催化劑的活性等，選擇400℃。壓強越大轉化率越高，但壓強太高，對設備的要求更高，且再常壓下反應物的轉化率已經很高，所以采用常壓即可。
（3）A中反應物的濃度不變，反應速率和轉化率都不變。增大氧氣都濃度，反應速率增大，平衡向正反應方向移動，轉化率增大，B正確。催化劑只能改變反應速率，但不能影響平衡狀態，C不正確。降低溫度反應速率降低，D不正確，答案選B。
（4）SO₂是酸性氧化物，能和石灰水反應，生成亞硫酸鈣。亞硫酸鈣和硫酸反應又產生SO₂，有關方程式為SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O、CaSO₃+H₂SO₄=CaSO₄+SO₂+H₂O。
（5）考查根據方程式的有關計算，反應的方程式為
2SO₂＋O₂2SO₃       △V
2     1      2         1
6.6   3.3   6.6       100－96.7＝3.3
所以反應后混合氣體中N₂和SO₃的體積比為82︰6.6
SO₂的轉化率是6.6÷7×100％＝94.3%。