Поясните, какие условия необходимы для превращения оксида серы(IV) в оксид серы(IV).
Решение
2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃ + Q — обратимая экзотермическая реакция с уменьшением объёма. По принципу Ле Шателье выходу SO₃ благоприятствуют: невысокая температура (но при низкой температуре реакция очень медленна) — выбирают оптимальную 400–500 °C; катализатор V₂O₅ (контактный способ) ускоряет достижение равновесия; избыток кислорода (воздуха); повышенное давление сместило бы равновесие вправо, но при выбранных условиях выход и так ~98 %, поэтому работают при обычном давлении.
Обязательна очистка газа от пыли (циклоны, электрофильтры), мышьяка и влаги (сушильная башня с H₂SO₄) — они отравляют катализатор; используют теплообменник: горячий SO₃ нагревает поступающий SO₂ (принцип теплообмена), контактный аппарат многополочный с промежуточным охлаждением; SO₃ затем поглощают концентрированной серной кислотой.
Ответ
Очищенный сухой газ, избыток O₂, катализатор V₂O₅, оптимальная T 400–500 °C (реакция экзотермична и обратима), обычное давление, отвод тепла через теплообменник