Question

【題目】硫酸是基礎化工的重要產品，工業上制備硫酸的主要反應為：

造氣： 4 FeS2 ＋11O2 2 Fe2O3＋ 8 SO2

催化氧化： 2 SO2 + O2 2 SO3

吸收： SO3 ＋ H2O → H2SO4

完成下列填空：

（1）一定條件下，1 mol SO2和0.75 mol O2在容積為1 L的恒容密閉容器中發生反應，5 min時達到化學平衡。

①反應達到平衡后若改變條件使平衡常數K值變大，則在平衡移動過程中υ(正) _______（填序號）

a．一直增大 b．一直減小 c．先增大后減小 d．先減小后增大

②達到平衡時若SO3的濃度為0.98 mol·L-1，則5min內氧氣的反應速率為_________ mol·L-1·min-1。反應體系中氧氣過量的目的是_____________________。

（2）催化氧化反應中，SO2的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。則工業生產中最適宜的壓強為___________，最適宜的溫度范圍為___________。

（3）若制取硫酸的上述三個反應過程中硫元素的轉化率都是98%， 則1 mol硫鐵礦可以制得SO2____________L（標準狀況下），最終得到純硫酸______________mol（均保留2位小數）。

Answer 1

【答案】b 0.098mol·L-1·min-1 使平衡正向移動，充分利用SO2 1atm 400~450℃ 43.90 L 1.88 mol

【解析】

（1）①平衡常數只是溫度的函數，因此反應達到平衡后若改變條件使平衡常數K值變大，反應只能向正反應方向移動，由于2 SO2 + O2 2 SO3為放熱反應，所以，降低溫度，平衡右移，則在平衡移動過程中υ(正) 一直減小；正確答案：b。

②在容積為1 L的恒容密閉容器中發生反應 ，根據反應方程式進行如下計算，設氧氣的變化量為x mol；

2 SO2 + O2 2 SO3

起始量 1 0.75 0

變化量 2x x 2x

平衡量 1-2x 0.75-x 2x

達到平衡時若SO3的濃度為0.98 mol·L-1，SO3的量為0.98 mol，2x=0.98，x=0.49 mol；則5min內氧氣的反應速率為0.49/1×5=. 0.098mol·L-1·min-1；該反應為可逆反應，增加氧氣的濃度，使平衡正向移動，提高了SO2的轉化率；正確答案： 0.098；使平衡正向移動，充分利用SO2 。

（2）從圖像變化可以看出，當溫度在400~450℃ 范圍內，二氧化硫的轉化率較高，從三條壓強曲線變化可知，當壓強為1atm，溫度控制在400~450℃ 范圍內，二氧化硫的轉化率已經很高，就不需要采用更高的壓強，況且高壓需要消耗很高的動力，成本較高，采用常壓就可以；正確答案：1atm ； 400~450℃ 。

（3）根據反應： 4 FeS2 ＋11O2 2 Fe2O3＋ 8 SO2；催化氧化： 2 SO2 + O2 2 SO3；吸收： SO3 ＋ H2O → H2SO4；根據上述反應得出關系：FeS2--- 2H2SO4，FeS2的實際消耗量為1×98%×98%×98%=0.94 mol，生成硫酸的量為2×0.94=1.88 mol；根據反應關系：FeS2-2SO2，FeS2的實際消耗量為1×98%=0.98 mol，生成二氧化硫的量為2×0.98=1.96 mol，體積為1.92×22.4=43.90 L；正確答案：43.90 L；1.88 mol。