Номер 11, страница 165 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. При производстве серной кислоты не используют следующие принципы химической технологии:

1) противоток

2) понижение температуры

3) циркуляцию

4) теплообмен

5) понижение давления

Для определения принципа, который не используется в производстве серной кислоты, проанализируем каждую из стадий этого процесса и применяемые технологические решения.

1) противоток

Принцип противотока активно используется на стадии поглощения серного ангидрида ($SO_3$) в абсорбционных башнях. Газ, содержащий $SO_3$, движется снизу вверх, а навстречу ему сверху вниз стекает поглотитель — концентрированная серная кислота. Такое встречное движение потоков обеспечивает наиболее полное поглощение и максимальную скорость процесса. Следовательно, этот принцип используется.

2) понижение температуры

Центральная стадия производства — каталитическое окисление $SO_2$ в $SO_3$ — является обратимой и экзотермической:

$2SO_2(г) + O_2(г) \rightleftharpoons 2SO_3(г) + Q$

Согласно принципу Ле Шателье, для смещения равновесия в сторону образования продукта ($SO_3$), то есть для увеличения выхода, необходимо понижать температуру. На практике в контактном аппарате поддерживают оптимальную температуру (450–500 °C), а между слоями катализатора газовую смесь охлаждают, реализуя принцип понижения температуры для смещения равновесия. Следовательно, этот принцип используется.

3) циркуляция

Принцип циркуляции (рециркуляции) предполагает возврат части продуктов или непрореагировавших веществ на предыдущие стадии. В производстве серной кислоты непрореагировавшие газы могут возвращаться в контактный аппарат для повышения степени превращения $SO_2$. Также циркулирует поглощающий раствор серной кислоты в абсорбере. Следовательно, этот принцип используется.

4) теплообмен

Процесс окисления $SO_2$ сопровождается выделением большого количества теплоты. Эту теплоту используют для подогрева исходной газовой смеси (сернистый газ и воздух) перед ее поступлением в контактный аппарат. Это классический пример использования принципа теплообмена для экономии энергии и поддержания технологического режима. Следовательно, этот принцип используется.

5) понижение давления

Рассмотрим снова реакцию окисления: $2SO_2(г) + O_2(г) \rightleftharpoons 2SO_3(г)$.

В ходе реакции из 3 объемов (или молей) газообразных реагентов образуется 2 объема (или моля) газообразного продукта. Реакция идет с уменьшением числа молей газа. Согласно принципу Ле Шателье, повышение давления смещает равновесие в сторону меньшего объема, то есть в сторону образования $SO_3$. Соответственно, понижение давления будет смещать равновесие в обратную сторону, уменьшая выход продукта. Поэтому понижение давления является технологически невыгодным и не используется в производстве серной кислоты.

Ответ: 5