硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO₂的催化氧化：SO₂（g）+

1

2

O₂（g）

钒催化剂

SO₃（g）ΔH=-98kJ•mol^-1．回答下列问题：
（1）钒催化剂参与反应的能量变化如图（a）所示，V₂O₅（s）与SO₂（g）反应生成VOSO₄（s）和V₂O₄（s）的热化学方程式为：

2V₂O₅（s）+2SO₂（g）=2VOSO₄（s）+V₂O₄（s）ΔH=-351kJ•mol^-1

2V₂O₅（s）+2SO₂（g）=2VOSO₄（s）+V₂O₄（s）ΔH=-351kJ•mol^-1

。

（2）当SO₂（g）、O₂（g）和N₂（g）起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO₂平衡转化率α随温度的变化如图（b）所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=

0.975

0.975

，判断的依据是

反应是气体分子数减小的反应，压强越大转化率越大

反应是气体分子数减小的反应，压强越大转化率越大

。影响α的因素有

压强、温度、投料比

压强、温度、投料比

。
（3）将组成（物质的量分数）为2m% SO₂（g）、m% O₂（g）和q% N₂（g）的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO₂转化率为α，则SO₃压强为

2

αmp

100

-

αm

2

αmp

100

-

αm

，平衡常数K_p=

α

（

1

-

α

）

1

.

5

（

m

100

-

mα

p

）

0

.

5

α

（

1

-

α

）

1

.

5

（

m

100

-

mα

p

）

0

.

5

（以分压表示，分压=总压×物质的量分数）。
（4）研究表明，SO₂催化氧化的反应速率方程为：v=k（

α

α

′

-1）^0.8（1-nα′）式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO₂平衡转化率，α′为某时刻SO₂转化率，n为常数。在α′=0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图（c）所示。

曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度t_m．t＜t_m时，v逐渐提高；t＞t_m后，v逐渐下降。原因是

反应温度升高，速率常数k增大使速率加快，但α降低造成速率v减小，t＜t_m时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t＞t_m后，速率常数k增大小于α引起的降低

反应温度升高，速率常数k增大使速率加快，但α降低造成速率v减小，t＜t_m时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t＞t_m后，速率常数k增大小于α引起的降低

。