Question

（8分）工业制硫酸生产流程如下图：

已知：在450℃，常压下，2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)，ΔH＝－196 kJ·mol^－1。请回答：

（1）在催化反应室，下列措施中有利于提高SO₂平衡转化率的有             ；

A．升高温度        B．减少压强       C．不断补充空气       D．及时分离出SO₃

（2）在生产中，为提高催化剂效率可采取的措施为             ；

A．净化气体                                B．控制温度在400～500℃

C．增大催化剂与反应气体的接触面积          D．不断补充空气

（3）在450℃、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2molSO₂和1molO₂，充分反应后，放出的热量______（填“<”、“>”或“=”）196kJ。

（4）经检测生产硫酸的原料气成分（体积分数）为SO₂7％、O₂11％、N₂82％。在500℃，0.1MPa条件下，现有100L原料气参加反应，达到平衡时，气体的总体积变为97.2L，则SO₂的转化率为           。

Answer

（1）CD （2）ABC （3）< （4）80.0％

【解析】

试题分析：（1）A．正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化硫的转化率降低，故A错误；B．正反应为体积减小的反应，减少压强，平衡向逆反应方向移动，二氧化硫的转化率降低，故B错误；C．不断补充空气，利用平衡向正反应方向移动，增大空气的用量可以通过二氧化硫转化率，故C正确；D．及时分离出SO3，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的转化率增大，故D正确；故答案为：CD；

（2）净化气体防止催化剂中毒，控制温度在400～500℃，增大催化剂与反应气体的接触面积，故答案为：ABC；

（3）在1atm和298K条件下，2mol SO2和1mol O2完全反应生成2mol SO3，放出196kJ热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，又因为反应温度为450℃，所以放出的热量小于196kJ；

（4）令开始总物质的量为100mol，则二氧化硫为7mol，氮气的物质的量为82mol，反应中氮气的物质的量不变，由体积差可知消耗二氧化硫的物质的量是（100mol－97.2mol）×2＝5.6mol，故二氧化硫的转化率＝×100%=80%。

考点：考查硫酸工业、化学平衡影响因素、反应热计算、化学平衡计算等