Question

【題目】工業上生產硫酸時，利用催化氧化反應將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(原料氣各成分的體積分數為：SO2：7% O2：11% N2：82%)。

	0.1個大氣壓	0.5個大氣壓	1個大氣壓	10個大氣壓
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

（1）SO2的氧化反應是___反應(填“吸熱”或“放熱”)。

（2）根據圖中所給信息，你認為工業上將SO2轉化為SO3的適宜條件是___。

（3）選擇適宜的催化劑，是否可以提高SO2的轉化率？___(填“是”或“否”)。

（4）若保持溫度和容積不變，平衡后通入氧氣，再達平衡時則SO2濃度___。(填“增大”或“減小”)

（5）若保持溫度和壓強不變，平衡后通入He氣，SO3的含量___。(填“增大”或“減小”)

Answer 1

【答案】放熱 1個大氣壓、400-500℃(或400℃） 否 減小 減小

【解析】

本題結合了硫酸的工業制取和化學平衡的相關知識，須注意工業流程除了要考慮轉化率以外，成本和反應速率也是重要的考量因素，據此來逐項分析即可。

（1）絕大多數的化合反應都是放熱的，絕大多數的分解反應都是吸熱的，因此二氧化硫的氧化反應是放熱的；

（2）先來看溫度，400℃到500℃的轉化率都比較高，適當提高溫度雖然會犧牲一些轉化率，但是可以顯著提高反應速率；再來看壓強，壓強越大固然轉化率越高，但是10個大氣壓對設備的要求較高，生產成本也會提升，產生的額外收益卻不顯著，因此選1個大氣壓即可；

（3）催化劑不改變平衡常數，因此不提高轉化率；

（4）通入氧氣相當于提高反應物的濃度，平衡會正向移動，因此二氧化硫的濃度減小；

（5）保持壓強不變充入氦氣，容器的體積增大，各氣體的濃度降低，平衡要向氣體分子數增大的方向移動，即逆向移動，因此三氧化硫的含量減小。