题目
【判断题】工业生产三氧化硫通常在高温下使二氧化硫氧化 , 升高温度的目的 , 并不是为了提高平衡的转化率 .
【判断题】工业生产三氧化硫通常在高温下使二氧化硫氧化 , 升高温度的目的 , 并不是为了提高平衡的转化率 .
题目解答
答案
正确
解析
考查要点:本题主要考查学生对化学平衡移动原理(勒沙特列原理)及工业生产条件选择的理解,特别是温度对平衡转化率与反应速率的影响的辨析。
解题核心思路:
- 明确反应特性:工业制备SO₃的反应(2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃)是放热反应。
- 平衡转化率与温度的关系:升高温度会使平衡逆向移动,降低SO₂的平衡转化率。
- 工业生产实际考虑:工业生产需综合平衡转化率和反应速率。虽然高温不利于平衡转化率,但能显著加快反应速率,缩短达到平衡的时间,且催化剂通常在特定温度下活性最高。因此,工业上选择高温是为了提高生产效率,而非追求更高的平衡转化率。
破题关键点:
- 区分平衡转化率与实际生产效率的关系。
- 理解工业生产中温度选择的折中性:在转化率和速率之间找到最优平衡点。
工业上制备SO₃的反应为:
$2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\text{SO}_3 \quad (\Delta H < 0)$
该反应是放热反应。根据勒沙特列原理,升高温度会使平衡向吸热方向(即逆反应方向)移动,导致SO₂的平衡转化率下降。然而,工业生产中仍采用高温(通常为400~600℃),原因如下:
-
加快反应速率:
升高温度会显著提高反应速率,缩短反应时间,从而提高单位时间内的产量。虽然平衡转化率降低,但通过多次循环反应(如五循环法)可有效回收未反应的SO₂,最终总转化率仍较高。 -
催化剂活性需求:
工业生产中使用催化剂(如铁基催化剂),其活性最高温度通常在400~600℃范围内。此时反应速率最快,生产效率最高。 -
综合效益平衡:
过低温度会导致反应速率过慢,无法高效生产;过高温度则会增加设备耐热成本。因此,工业上选择既能保证较高反应速率,又使催化剂活性最佳的温度,而非单纯追求平衡转化率。
综上,升高温度的目的是加快反应速率和提高生产效率,而非提高平衡转化率,故题目表述正确。