Trong quy trình sản xuất sulfuric acid (H2SO4) có giai đoạn dùng dung dịch H2SO4 98% hấp thụ sulfur trioxide (SO3) thu được oleum (H2SO4.nSO3). Sulfur trioxide được tạo thành bằng cách oxi hóa sulfur dioxide bằng oxygen hoặc lượng dư không khí ở nhiệt độ 450 – 500 °C, chất xúc tác vanadium(V) oxide (V2O5) theo phương trình hóa học:
2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)
< 0 (điều kiên phản ứng: 450 – 500°C, V2O5)
a) Ở phản ứng trên, sulfur dioxide đóng vai trò là chất khử.
b) Mục đích dùng lượng dư không khí để phản ứng xảy ra hoàn toàn.
c) Dùng dung dịch H2SO4 98% hấp thụ sulfur trioxide (SO3) thu được oleum (H2SO4.nSO3) và làm cho cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.
d) Phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt. Vì vậy, để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận cần tăng nhiệt độ của hệ.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng, SO2 là chất khử vì số oxi hóa của S tăng từ +4 lên +6.
(b) Sai, dùng dư không khí (tức nồng độ O2 lớn) sẽ giúp cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (nhưng không thể hoàn toàn do đây là phản ứng thuận nghịch), từ đó tăng hiệu suất đồng thời giảm phát thải SO2. Không khí dư còn giúp khống chế nhiệt độ ổn định (phản ứng tỏa nhiệt, không khí sẽ “gánh” một phần nhiệt này và chuyển ra ngoài).
(c) Sai, quá trình tạo SO3 và hấp thụ SO3 ở các tháp khác nhau (không dùng chung tháp vì H2SO4 98% sẽ phá hủy hệ thống xúc tác, đồng thời nhiệt độ phản ứng là quá cao so với độ bền của H2SO4).
Vì quá trình diễn ra ở các tháp khác nhau nên H2SO4 98% không còn can thiệp gì vào cân bằng xảy ra ở tháp trước đó.
(d) Sai, đây là phản ứng tỏa nhiệt, để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận cần giảm nhiệt độ của hệ. Nhiệt độ thấp quá phản ứng lại không xảy ra, vì vậy cần khống chế nhiệt độ ở mức ổn định.
