硫酸生产主要有硫磺法和硫铁矿法等,这两种制法均经过催化氧化步骤.

硫酸生产主要有硫磺法和硫铁矿法等,这两种制法均经过催化氧化步骤.
(1)钒触媒(V2O5)能加快SO2的氧化速率,此过程中SO2先与V2O5反应生成V2O4.该过程的化学方程式可表示为______.
(2)为测定过程中混合气的SO2体积分数,选用0.0500mol/LI2的标准溶液、淀粉溶液进行测定.已知:V(耗用I2标准溶液)=10.00mL,V(采集烟气)=100.0mL(已折算为标准状况),则烟气中SO2的体积分数为______.
(3)一定温度时,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示.试分析工业生产中采用常压的原因是______.
(4)在温度相同、体积均为1L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下.
已知:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g);△H=-98.3kJ•mol-1
容器
反应物投入量 2molSO2、1molO2 2molSO3 mmolSO2、nmolO2、pmolSO3
c(SO3)/mol•L-1 1.4 1.4 1.4
能量变化 放出akJ 吸收bkJ 吸收ckJ
SO2或SO3的转化率 α1 α2 12.5%
则α12=______,p=______mol,b+c=______kJ.
seapower1979 1年前 已收到1个回答 举报

在重庆被骗的人 幼苗

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解题思路:(1)根据钒触媒(V2O5)能加快SO2的氧化速率,此过程中SO2先与V2O5反应生成V2O4,可看出钒元素的化合价从+5价降为+4价,所以,二氧化硫中的硫从+4价上升为+5价;
(2)碘单质具有氧化性,二氧化硫中+4价的硫具有还原性,发生反应:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI;
(3)从图象中可以看出,当压强为0.1KPa时,SO2的转化率为0.90,当压强为1.0KPa时,SO2的转化率为0.95;
(4)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g);△H=-98.3kJ•mol-1,该反应为放热反应,恒温、恒容,放出的能量以及转化率与参加反应的物质的物质的量成正比.

(1)SO2先与V2O5反应生成V2O4,V2O5参与反应作氧化剂,本身被还原为V2O4则二氧化硫被氧化为三氧化硫,
故答案为:SO2+V2O5⇌V2O4+SO3
(2)根据公式n=c×v,I2的物质的量为n=0.0500mol/L×0.01L=5×10-4mol,根据反应:
SO2 +I2 +2H2O=H2SO4+2HI
5×10-4mol5×10-4mol
标准状况下的体积为5×10-4mol×22.4L/mol=1.12×10-2L.V(采集烟气)=100.0mL(已折算为标准状况),则烟气中SO2的体积分数为[0.0112L/0.1L]=0.112.故答案为:0.112;
(3)当压强为0.1KPa时,SO2的转化率为0.90,SO2的转化率已很高,当压强为1.0KPa时,SO2的转化率为0.95;
此时,对设备、能源都有很高的要求,压强的增加引起SO2转化率的变化并不明显,经济上不划算,
故答案为:在常压时,SO2的转化率已很高,若加压,则对设备、能源等有较高的要求,经济上不划算;
(4)在温度相同、体积均为1L的三个密闭容器中,SO3的物质的量均为1mol.化学平衡状态的达到与化学反应途径无关.在相同的条件下,可逆反应,无论从正反应开始还是从逆反应开始,还是从既有反应物又有生成物开始,达到的化学平衡状态是相同的,平衡混合物中各组成物质的百分含量保持不变,就是等效平衡.三个密闭容器,保持恒温、恒容,最终c(SO3)=1.4 mol•L-1.三个容器中的反应为等效平衡.体积均为1L,最终n(SO3)=1.4 mol.
甲 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g);△H=-98.3kJ•mol-1
起始量(mol) 2 1 0
变化量 (mol) 1.4 0.7 1.4-98.3kJ×[1.4/2]=68.81KJ
平衡量 (mol) 0.6 0.3
故a=68.81,α1=[1.4/2]=0.7,
乙容器保持恒温、恒容,和甲容器中反应为等效平衡.故b=98.3kJ×(2-1.4)/2=29.49kJ.该反应从三氧化硫开始,α2=[2−1.4/2]=0.3,α12=0.7+0.3=1.
丙 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g);△H=-98.3kJ•mol-1.吸收ckJ说明反应从逆反应方向开始.
起始量(mol)mn p
变化量 (mol)0.20.11.4÷(1-12.5%)-1.4
平衡量 (mol)m+0.2n+0.1 1.4
P=1.4÷(1-12.5%)=1.6,c=98.3kJ×(1.6-1.4)/2=9.83
b+c=29.49+9.83=39.32kJ,
故答案为:1;1.6;39.32.

点评:
本题考点: 工业制取硫酸;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算.

考点点评: 本题考查了硫酸的工业制取的生产原理应用.解题时需注意利用信息进行判断和书写化学方程式.该题还需掌握化学平衡的计算的基本方法.

1年前

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