硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品。接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO₂的催化氧化：SO₂（g）+

1

2

O₂（g）?SO₃（g），ΔH=-98kJ?mol^-1。
（1）當(dāng)SO₂（g）、O₂（g）和N₂（g）起始的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為7.5%、10.5%和82%時，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強(qiáng)下SO₂平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度的變化如圖所示。

反應(yīng)在5.0MPa,550℃時的α=

0.925

0.925

，判斷的依據(jù)是

2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），該反應(yīng)氣體分子數(shù)減小，增大壓強(qiáng)，α增大，所以該反應(yīng)在0.5MPa、550℃時的轉(zhuǎn)化率小于550℃、2.5MPa時的轉(zhuǎn)化率

2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），該反應(yīng)氣體分子數(shù)減小，增大壓強(qiáng)，α增大，所以該反應(yīng)在0.5MPa、550℃時的轉(zhuǎn)化率小于550℃、2.5MPa時的轉(zhuǎn)化率

。
（2）將組成（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）為2m%SO₂（g）、m%O₂（g）和q%N₂（g）的氣體通入反應(yīng)器，在溫度t、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)。平衡時，若SO₂轉(zhuǎn)化率為α，則SO₃壓強(qiáng)為

2

α

3

-

α

p

2

α

3

-

α

p

（以分壓表示，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，下同），平衡常數(shù)K_p=

α

2

×

（

3

-

α

）

（

1

-

α

）

3

p

α

2

×

（

3

-

α

）

（

1

-

α

）

3

p

。
（3）研究表明，SO₂催化氧化的反應(yīng)速率方程為v=k（

a

a

′

，-1）^0.8（1-nα′），式中：k為反應(yīng)速率常數(shù)，隨溫度t升高而增大；α為SO₂平衡轉(zhuǎn)化率，α'為某時刻SO₂轉(zhuǎn)化率n為常數(shù)。在α'=0.90時，將一系列溫度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲線，如圖所示。

曲線上最大值所對應(yīng)溫度稱為該α'下反應(yīng)的最適宜溫度t_m。t＜t_m時，v逐漸提高；t＞t_m后，v逐漸下降。原因是

反應(yīng)溫度升高，速率常數(shù)k增大使速率加快，但α降低造成速率v減小，t＜t_m時，k增大對v的提高大于α引起的降低，t＞t_m后，速率常數(shù)k增大小于α引起的降低

反應(yīng)溫度升高，速率常數(shù)k增大使速率加快，但α降低造成速率v減小，t＜t_m時，k增大對v的提高大于α引起的降低，t＞t_m后，速率常數(shù)k增大小于α引起的降低

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