Question

[化学——选修化学与技术]（15分）
硫酸是工业生产中最为重要的产品之一。
（1）工业上制硫酸主要分为_________、________、_________三个阶段。
（2）下列是第二阶段反应的有关实验数据，请选择最合适的生产条件____________。

（3）现在欲提高反应速率和SO₂的转化率，下列措施可行的是（   ）

A．向装置中通入氮气且保持体积不变

B．向装置中通入氧气且保持体积不变

C．添加更多的催化剂

D．降低温度，及时转移SO3

（4）硫酸生产的尾气中含有少量SO₂，可有石灰水吸收后，再用硫酸处理。此过程涉及的化学反应方程式为__________________，______________。
（5）若进入第二阶段所用设备中气体的体积分数为：SO₂7%、O₂11%、N₂82%。现有100体积这样的混合气体在反应后变成96.7体积，则反应后混合气体中N₂和SO₃的体积比为___________，此时SO₂转化率为__________。

Answer 1

（1）造气 接触氧化 吸收（各1分）
（2）400   0.4Mpa （或常压）（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)考查工业制硫酸的原理。工业上制硫酸主要分为造气、接触氧化、吸收三个阶段。
（2）根据表中数据可知，温度越高转化率越低，所以综合考虑温度对反应速率、化学平衡及催化剂的活性等，选择400℃。压强越大转化率越高，但压强太高，对设备的要求更高，且再常压下反应物的转化率已经很高，所以采用常压即可。
（3）A中反应物的浓度不变，反应速率和转化率都不变。增大氧气都浓度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，转化率增大，B正确。催化剂只能改变反应速率，但不能影响平衡状态，C不正确。降低温度反应速率降低，D不正确，答案选B。
（4）SO₂是酸性氧化物，能和石灰水反应，生成亚硫酸钙。亚硫酸钙和硫酸反应又产生SO₂，有关方程式为SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃+H₂O、CaSO₃+H₂SO₄=CaSO₄+SO₂+H₂O。
（5）考查根据方程式的有关计算，反应的方程式为
2SO₂＋O₂2SO₃       △V
2     1      2         1
6.6   3.3   6.6       100－96.7＝3.3
所以反应后混合气体中N₂和SO₃的体积比为82︰6.6
SO₂的转化率是6.6÷7×100％＝94.3%。