《2025年学霸高考黑题化学人教版》

巩固训练 3(2025·天津一模)工业上以硫黄为原料制备硫酸的原理示意图如下，包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三阶段。

Ⅰ.硫液化后与空气中的氧反应生成 SO₂。
(1)硫的燃烧应控制适宜温度，若进料温度超过硫的沸点，部分燃烧的硫以蒸气的形式随 SO₂进入到下一阶段，会导致(填字母)。
a. 硫的消耗量增加
b. SO₂产率下降
c. 生成较多 SO₂
(2)SO₂(g)氧化生成 SO₃(g)，随温度升高，SO₂平衡转化率(填“升高”或“降低”)。
(3)从能量角度分析，钒催化剂在反应中的作用为。
Ⅱ.一定条件下，钒催化剂的活性温度范围是 450～600℃。为了兼顾转化率和反应速率，可采用四段转化工艺：预热后的 SO₂和 O₂通过第一段的钒催化剂层进行催化氧化，气体温度会迅速接近 600℃，此时立即将气体通过热交换器，将热量传递给需要预热的 SO₂和 O₂，完成第一段转化。降温后的气体依次进行后三段转化，温度逐段降低，总转化率逐段提高，接近平衡转化率。最终反应在 450℃左右时，SO₂转化率达到 97%。
(4)气体经过每段的钒催化剂层，温度都会升高，其原因是。升高温度后的气体都需要降温，其目的是。
(5)采用四段转化工艺可以实现(填字母)。
a. 控制适宜的温度，尽量加快反应速率，尽可能提高 SO₂转化率
b. 使反应达到平衡状态
c. 节约能源
Ⅲ.工业上用浓硫酸吸收 SO₃，若用水吸收 SO₃会产生酸雾，导致吸收效率降低。
(6)SO₃的吸收率与所用硫酸的浓度、温度的关系如图所示。

据图分析，最适合的吸收条件：硫酸的浓度：，温度：。

答案：
(1)b
(2)降低
(3)降低反应的活化能
(4)该反应为放热反应，反应放出的热量使气体温度升高；使反应向生成SO₃的方向移动以提高SO₂转化率，并维持温度在催化剂活性温度范围内（450~600℃）
(5)ac
(6)98.3%；60℃