[化學(xué)一選修2化學(xué)與技術(shù)]分析下面兩個案例并回答有關(guān)問題. (1)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時,利用催化氧化反應(yīng)將SO_2轉(zhuǎn)化為SO_3是一個關(guān)鍵步驟.壓強及溫度對SO_2轉(zhuǎn)化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分
來源:新能源網(wǎng)
時間:2024-08-17 09:21:59
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[化學(xué)一選修2化學(xué)與技術(shù)]分析下面兩個案例并回答有關(guān)問題. (1)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時,利用催化氧化反應(yīng)將SO_2轉(zhuǎn)化為SO_3是一個關(guān)鍵步驟.壓強及溫度對SO_2轉(zhuǎn)化率的影響如下表(
【專家解說】:解:(1)①由表中數(shù)據(jù)可知,壓強一定時,溫度升高時,SO2的轉(zhuǎn)化率降低,說明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)移動,故正反應(yīng)為放熱反應(yīng),
故答案為:壓強一定時,溫度升高時,SO2的轉(zhuǎn)化率降低,說明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)移動,故正反應(yīng)為放熱反應(yīng);
②催化劑縮短到達平衡時間,不影響平衡移動,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率不變;反應(yīng)熱只與始態(tài)和終態(tài)的能量有關(guān),與反應(yīng)條件無關(guān),催化劑不改變始態(tài)和終態(tài)的能量,使用催化劑反應(yīng)熱不變,故答案為:否;否;
③1萬噸98%的硫酸含有H2SO4的質(zhì)量為1×1010×98%=9.8×109g,
令需要SO3的質(zhì)量為m,放出的熱量為y,則:
?? 2H2SO4~2SO3~Q=196.9kJ
2×98g??? ?2×80g???? 196.9kJ
9.8×109g??? m????????? y
所以2×98g:9.8×109g=2×80g:m,解得m=8×109g=8×103t
所以2×98g:196.9kJ=9.8×109g:y,解得y=9.85×109kJ
故答案為:8×103;9.85×109;
(2)①依據(jù)流程圖分析判斷,建立焦化廠、發(fā)電廠、水泥廠等,形成規(guī)模的工業(yè)體系,煤礦用來火力發(fā)電,也可以用來煉焦得到煉鐵的還原劑,A為發(fā)電廠,B為煉焦廠,赤鐵礦和石灰石用來煉鐵和出脈石,C為煉鐵出廠,D是粘土和石灰石為原料的工藝生成判斷為水泥廠,故答案為:焦化廠;水泥廠;
②以赤鐵礦為原料,高爐煉鐵是利用焦炭生成的一氧化碳為還原劑還原鐵的氧化物得到鐵單質(zhì),反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,在煉鐵過程中的脈石需要用碳酸鈣除去產(chǎn)生爐渣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2 ,
故答案為:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2 ;
③從“三廢”利用、環(huán)境保護等角度考慮,該地區(qū)和企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)采取的一些措施有:用煉鐵廠的爐渣(或CaSiO3)作為水泥廠的原料;用發(fā)電廠的煤矸石和粉煤灰作為水泥廠的原料;將石灰石煅燒成生石灰,用于吸收發(fā)電廠和焦化廠燃煤時產(chǎn)生的SO2,減少對空氣的污染;建立污水處理系統(tǒng);
故答案為:用煉鐵廠的爐渣(或CaSiO3)作為水泥廠的原料;用發(fā)電廠的煤矸石和粉煤灰作為水泥廠的原料;將石灰石煅燒成生石灰,用于吸收發(fā)電廠和焦化廠燃煤時產(chǎn)生的SO2,減少對空氣的污染;建立污水處理系統(tǒng).
故答案為:壓強一定時,溫度升高時,SO2的轉(zhuǎn)化率降低,說明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)移動,故正反應(yīng)為放熱反應(yīng);
②催化劑縮短到達平衡時間,不影響平衡移動,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率不變;反應(yīng)熱只與始態(tài)和終態(tài)的能量有關(guān),與反應(yīng)條件無關(guān),催化劑不改變始態(tài)和終態(tài)的能量,使用催化劑反應(yīng)熱不變,故答案為:否;否;
③1萬噸98%的硫酸含有H2SO4的質(zhì)量為1×1010×98%=9.8×109g,
令需要SO3的質(zhì)量為m,放出的熱量為y,則:
?? 2H2SO4~2SO3~Q=196.9kJ
2×98g??? ?2×80g???? 196.9kJ
9.8×109g??? m????????? y
所以2×98g:9.8×109g=2×80g:m,解得m=8×109g=8×103t
所以2×98g:196.9kJ=9.8×109g:y,解得y=9.85×109kJ
故答案為:8×103;9.85×109;
(2)①依據(jù)流程圖分析判斷,建立焦化廠、發(fā)電廠、水泥廠等,形成規(guī)模的工業(yè)體系,煤礦用來火力發(fā)電,也可以用來煉焦得到煉鐵的還原劑,A為發(fā)電廠,B為煉焦廠,赤鐵礦和石灰石用來煉鐵和出脈石,C為煉鐵出廠,D是粘土和石灰石為原料的工藝生成判斷為水泥廠,故答案為:焦化廠;水泥廠;
②以赤鐵礦為原料,高爐煉鐵是利用焦炭生成的一氧化碳為還原劑還原鐵的氧化物得到鐵單質(zhì),反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,在煉鐵過程中的脈石需要用碳酸鈣除去產(chǎn)生爐渣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2 ,
故答案為:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2 ;
③從“三廢”利用、環(huán)境保護等角度考慮,該地區(qū)和企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)采取的一些措施有:用煉鐵廠的爐渣(或CaSiO3)作為水泥廠的原料;用發(fā)電廠的煤矸石和粉煤灰作為水泥廠的原料;將石灰石煅燒成生石灰,用于吸收發(fā)電廠和焦化廠燃煤時產(chǎn)生的SO2,減少對空氣的污染;建立污水處理系統(tǒng);
故答案為:用煉鐵廠的爐渣(或CaSiO3)作為水泥廠的原料;用發(fā)電廠的煤矸石和粉煤灰作為水泥廠的原料;將石灰石煅燒成生石灰,用于吸收發(fā)電廠和焦化廠燃煤時產(chǎn)生的SO2,減少對空氣的污染;建立污水處理系統(tǒng).
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