W procesie otrzymywania tlenku siarki(VI) zachodzi utlenianie dwutlenku siarki do trójtlenku siarki. W praktyce technologicznej jest to reakcja odwracalna i osiąga stan równowagi, a więc przy danych warunkach (temperatura, ciśnienie, skład mieszaniny, czas kontaktu, katalizator) nie dochodzi do całkowitego przereagowania substratów.
Dlaczego poprawne jest stwierdzenie, że mieszanina poreakcyjna zawsze będzie zawierała SO2?
Jeżeli reakcja jest równowagowa, to w mieszaninie wylotowej z reaktora (w stanie ustalonym) pozostaje część substratu, którego nie da się "dopalić" do 100% bez zmiany warunków lub etapów procesu. W konsekwencji nawet przy wysokiej konwersji w gazach może być wykrywalny SO2.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- "Mieszanina poreakcyjna nie będzie zawierała SO2." – byłoby to zgodne z założeniem pełnej konwersji. Dla reakcji równowagowej w typowych warunkach procesu nie jest to założenie ogólne; równowaga ogranicza maksymalny stopień przereagowania.
- "Usuwanie SO3 ze środowiska reakcji zmniejszy jej wydajność." – usuwanie produktu z układu równowagowego działa przeciwnie: sprzyja przesunięciu równowagi w stronę produktów, czyli zwykle zwiększa osiąganą konwersję SO2 (przy zachowaniu porównywalnych pozostałych warunków).
- "Obniżanie ciśnienia prowadzenia procesu zwiększy jego wydajność." – wpływ ciśnienia zależy od zmiany liczby moli gazu po obu stronach równania. Dla utleniania SO2 do SO3 liczba moli gazu po stronie produktów jest mniejsza, więc wzrost ciśnienia (a nie spadek) sprzyja kierunkowi prowadzącemu do SO3.
Wskazówka egzaminacyjna: najpierw ustal, czy reakcja jest równowagowa, następnie policz liczbę moli gazu po obu stronach równania i dopiero wtedy oceniaj wpływ ciśnienia oraz usuwania produktu.
