Question

【題目】燃煤煙氣中含有一定量的二氧化硫，會造成大氣污染。一定條件下，通過下列反應(yīng)可以實現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收：2CO（g）+SO2（g）2CO2（g）+S（l） H， 請回答：

⑴已知CO（g）+O2（g）=CO2（g） △H1=-a kJ·mol-1

S（s）+O2（g）=SO2（g） H2=-b kJ·mol-1

S（l）=S（s） H3=-c kJ·mol-1

則△H=_______kJ·mol-1。

⑵一定溫度下，向2L恒容密閉容器中通入2molCO和1molSO2，在不同條件下進(jìn)行反應(yīng)：2CO（g）+SO2（g）2CO2（g）+S（l），反應(yīng)體系總壓強隨時間的變化如圖所示：

①圖中三組實驗從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時的反應(yīng)速率v（CO）由大到小的次序為___（ 填實驗序號）； 與a組相比，c組改變的實驗條件可能是___。

②若b組反應(yīng)進(jìn)行到40min時達(dá)到平衡狀態(tài)，此時測得容器中氣體的密度比反應(yīng)前減少了12.8 g·L-1，則CO的物質(zhì)的量濃度c（CO）=___，反應(yīng)在此條件下的化學(xué)平衡常數(shù)K=___

⑶其他條件相同、催化劑不同時，SO，的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如下圖，260°C時，______（填Fe2O3、NiO或Cr2O3）作催化劑反應(yīng)速率最快；Fe2O3和NiO作催化劑均使SO2的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，不考慮價格因素，選擇Fe2O3的主要優(yōu)點是_______。

⑷SO2—O2質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三項目標(biāo)，此電池的負(fù)極反應(yīng)式為____________。

Answer 1

【答案】b+c-2a b>c>a 升高溫度 0.2mol·L-1 160 Cr2O3 在相對較低的溫度下可獲得較高的SO2的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+

【解析】

根據(jù)蓋斯定律可知，△H可以通過△H1×=2-H2-H3得到；2CO（g）+SO2（g）2CO2（g）+S（l）為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，由題（2）圖中曲線拐點可知，b組先達(dá)到平衡，最后為a組；SO2—O2質(zhì)子交換膜燃料電池中SO2通入負(fù)極，O2通入正極。

（1）將CO（g）+O2（g）=CO2（g）標(biāo)記為①，S（s）+O2（g）=SO2（g）標(biāo)記為②，S（l）=S（s）標(biāo)記為③，反應(yīng)2CO（g）+SO2（g）2CO2（g）+S（l）可由①×2-②-③得到，根據(jù)蓋斯定律，△H=2×△H1-H2-H3==（-2a +b+c）kJ·mol-1。

（2）①由題（2）圖中曲線拐點可知，b組先達(dá)到平衡，最后為a組，故反應(yīng)速率v（CO）由大到小的次序為b>c>a。

②反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時測得容器中氣體的密度比反應(yīng)前減少了12.8 g·L-1，減少的氣體質(zhì)量即為S（l）的質(zhì)量，m=12.8 g·L-1×2L=25.6g，n=，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，參與反應(yīng)的一氧化碳的物質(zhì)的量為n(CO)=1.6mol，剩余的一氧化碳的物質(zhì)的量為0.4mol，則CO的物質(zhì)的量濃度c（CO）=0.2mol·L-1，c(CO2)=0.8 mol·L-1，n(SO2)=0.1 mol·L-1，化學(xué)平衡常數(shù)K=。

（3）260°C時，相同時間內(nèi)加入Cr2O3后SO2轉(zhuǎn)化率最高，因為溫度相同，催化劑不影響平衡，所以加入Cr2O3最快達(dá)到平衡；從折線圖中可知Fe2O3作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高的SO2的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約大量能源。

（4）SO2在負(fù)極失電子反應(yīng)氧化反應(yīng)生成硫酸，電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。