Question

7．一定條件下，通過下列反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收：
2CO（g）+SO₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+S（l）△H
（1）已知2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₁=-566kJ/mol
S（l）+O₂（g）═SO₂（g）△H₂=-296kJ/mol，則反應(yīng)熱△H=-270kJ/mol；
（2）一定溫度下，向2L恒容密閉容器中通入2molCO和1molSO₂，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成CO₂（g）和S（l）．
①若反應(yīng)進(jìn)行到25min時測得CO₂的體積分?jǐn)?shù)為0.5．則前25min的反應(yīng)速率v（CO）=0.024mol．L^-1．min^-1；
②若反應(yīng)進(jìn)行到40min時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時測得容器中氣體的密度比反應(yīng)前減少了12.8g/L，則CO的物質(zhì)的量濃度c（CO）=0.2mol．L^-1；化學(xué)平衡常數(shù)K=160；
（3）若向2L恒容密閉容器中通入2molCO和1molSO₂，反應(yīng)在不同條件下進(jìn)行反應(yīng)：2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）．反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時間的變化如圖所示．
①圖中三組實(shí)驗(yàn)從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時的反應(yīng)速率v（CO）由大到小的次序?yàn)閎＞c＞a（填實(shí)驗(yàn)序號）；與實(shí)驗(yàn)a相比，c組改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是升高溫度；
②用P₀表示開始時總壓強(qiáng)，P表示平衡時總壓強(qiáng)，用α表示CO的平衡轉(zhuǎn)化率，則α的表達(dá)式為a=3-$\frac{3p}{{p}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）已知：①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
②S（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律可知，①-②可得：2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l），則△H=△H₁=-△H₂；
（2）一定條件下，向2L恒容密閉容器中通入2molCO和1molSO₂，
①設(shè)反應(yīng)進(jìn)行到25min時轉(zhuǎn)化的CO為xmol，則：
            2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）
起始量（mol）：2       1        0        
變化量（mol）：x       0.5x     x
25min時（mol）：2-x    1-0.5x    x
根據(jù)25min時測得CO₂的體積分?jǐn)?shù)列方程計算x，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO）；
②若反應(yīng)進(jìn)行到40min時反應(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)前減小了12.8g．L^-1，則生成S的質(zhì)量為12.8g/L×2L=25.6g，生成硫的物質(zhì)的量為$\frac{25.6g}{32g/mol}$=0.8mol，則：
            2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）
起始量（mol）：2       1         0        0
變化量（mol）：1.6     0.8       1.6      0.8 
平衡時（mol）：0.4     0.2       1.6
根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算c（CO），平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）×c（S{O}_{2}）}$；
（3）①恒溫恒容下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，單位時間內(nèi)壓強(qiáng)變化越大，說明濃度變化越大，表示的反應(yīng)速率越快；
a、c開始均通入2molCO和1molSO₂，容器的容積相同，而起始時c的壓強(qiáng)大于a，物質(zhì)的量與體積一定，壓強(qiáng)與溫度呈正比關(guān)系；
②用p₀表示開始的時候的總壓強(qiáng)，p表示平衡時的總壓強(qiáng)，a表示CO的平衡轉(zhuǎn)化率，則：
           2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）
起始量（mol）：2       1        0       
變化量（mol）：2a      a        2a
平衡時（mol）：2-2a    1-a      2a
再根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比計算解答．

解答 解：（1）已知：①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
②S（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律可知，①-②可得：2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l），則△H=△H₁=-△H₂=（-566kJ•mol^-1）-（-296kJ•mol^-1）=-270kJ•mol^-1，
故答案為：-270kJ•mol^-1；
（2）一定條件下，向2L恒容密閉容器中通入2molCO和1molSO₂，
①設(shè)反應(yīng)進(jìn)行到25min時轉(zhuǎn)化的CO為xmol，則：
            2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）
起始量（mol）：2       1         0
變化量（mol）：x       0.5x      x
25min時（mol）：2-x    1-0.5x     x
則$\frac{x}{2-x+1-0.5x+x}$=0.5，解得x=1.2，則v（CO）=$\frac{\frac{1.2mol}{2L}}{25min}$=0.024mol．L^-1．min^-1，
故答案為：0.024mol．L^-1．min^-1；
②若反應(yīng)進(jìn)行到40min時反應(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)前減小了12.8g．L^-1，則生成S的質(zhì)量為12.8g/L×2L=25.6g，生成硫的物質(zhì)的量為$\frac{25.6g}{32g/mol}$=0.8mol，則：
           2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）
起始量（mol）：2       1        0        0
變化量（mol）：1.6     0.8      1.6    0.8
平衡時（mol）：0.4     0.2      1.6
則平衡時c（CO）=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol．L^-1，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）×c（S{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{1.6}{2}）^{2}}{（\frac{0.4}{2}）^{2}×\frac{0.2}{2}}$=160，
故答案為：0.2mol．L^-1；160；
（3）①恒溫恒容下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，單位時間內(nèi)壓強(qiáng)變化越大，說明濃度變化越大，表示的反應(yīng)速率越快，a在60min到達(dá)平衡，壓強(qiáng)變化40 kPa，b在40min到達(dá)平衡，壓強(qiáng)變化40 kPa，c在45min到達(dá)平衡，壓強(qiáng)變化35 kPa，可知反應(yīng)速率：b＞c＞a；
a、c開始均通入2molCO和1molSO₂，容器的容積相同，而起始時c的壓強(qiáng)大于a，物質(zhì)的量與體積一定，壓強(qiáng)與溫度呈正比關(guān)系，故c組改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是：升高溫度，
故答案為：b＞c＞a；升高溫度；
②用p₀表示開始的時候的總壓強(qiáng)，p表示平衡時的總壓強(qiáng)，a表示CO的平衡轉(zhuǎn)化率，則：
           2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）
起始量（mol）：2       1        0
變化量（mol）：2a      a        2a
平衡時（mol）：2-2a    1-a      2a
壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則p₀：p=3：（2-2a+1-a+2a），整理可得a=3-$\frac{3p}{{p}_{0}}$，
故答案為：a=3-$\frac{3p}{{p}_{0}}$．

點(diǎn)評 本題綜合考查化學(xué)平衡的有關(guān)計算、化學(xué)平衡影響因素、平衡常數(shù)、反應(yīng)熱計算等知識，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，注意掌握化學(xué)平衡計算中三段式的應(yīng)用，難度中等．