Question

【題目】煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO2，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。采用一定的脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形式固定，從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生 的CO又會與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低脫硫效率。相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) △H1=+218.4kJ/mol(反應(yīng)I)

CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g) △H2=-175.6kJmol-l(反應(yīng)II)

請冋答下列問題：

（1）反應(yīng)I能夠自發(fā)進(jìn)行的條件是____________。

（2）對于氣體參與的反應(yīng)，表示平衡常數(shù)Kp時(shí)用氣體組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替該氣體物質(zhì)的量濃度c(B)，則反應(yīng)II的Kp="___________" (用表達(dá)式表示)。

（3）假設(shè)某溫度下，反應(yīng)I的速率(v1)大于反應(yīng)II的速率(v2)，則下列反應(yīng)過程能量變化示意圖正確的是______________。

（4）通過監(jiān)測反應(yīng)體系中氣體濃度的變化判斷反應(yīng)I和II是否同時(shí)發(fā)生，理由是___________。

（5）圖I為實(shí)驗(yàn)測得不同溫度下反應(yīng)體系中CO初始體積百分?jǐn)?shù)與平衡時(shí)固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線。則降低該反應(yīng)體系中SO2生成量的措施有__________。

A．向該反應(yīng)體系中投入石灰石 B．在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度

C．提高CO的初始體積百分?jǐn)?shù) D．提高反應(yīng)體系的溫度

（6）恒溫恒容條件下，假設(shè)反應(yīng)I和II同時(shí)發(fā)生，且v1>v2，請?jiān)趫D2中畫出反應(yīng)體系中c(SO2)

隨時(shí)間t變化的總趨勢圖。

Answer 1

【答案】（1）較高溫度下 （2）P4(CO2)/P4(CO)（3）C （4）有無二氧化硫可知反應(yīng)I是否發(fā)生，如c(CO2)=c(SO2)，則反應(yīng)II未發(fā)生，如c(CO2)>c(SO2)，則反應(yīng)同時(shí)發(fā)生 （5）ABC

（6）

【解析】試題分析：（1）反應(yīng)Ⅰ吸熱，則△H＞0，由方程式可知△S＞0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，應(yīng)滿足△G=△H－T△S＜0，因此應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行，即選擇高溫。

（2）對于氣體參與的反應(yīng)，表示平衡常數(shù)Kp時(shí)用氣體組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替該氣體物質(zhì)的量濃度c(B)，則根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，反應(yīng)Ⅱ的Kp＝P4(CO2)/P4(CO)。

（3）反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng)，產(chǎn)物的能量高于反應(yīng)物，反應(yīng)Ⅱ為放熱反應(yīng)，產(chǎn)物的能量低于反應(yīng)物，則A、D錯(cuò)誤；由方程式可知反應(yīng)Ⅱ氣體較多，則活化能較大，反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，則B錯(cuò)誤、C正確，答案選C。

（4）反應(yīng)Ⅰ生成SO2，反應(yīng)Ⅱ只生成CO2，如同時(shí)發(fā)生，則兩種氣體的濃度比變化，據(jù)此可以確定是否發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)。即如c(CO2)=c(SO2)，則反應(yīng)II未發(fā)生，如c(CO2)>c(SO2)，則反應(yīng)同時(shí)發(fā)生。

（5）A、向該反應(yīng)體系中投入石灰石，產(chǎn)生CO2，使反應(yīng)I逆向進(jìn)行，可使更多的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈣，減少二氧化硫的排放，A正確；B、由反應(yīng)Ⅰ可知生成二氧化硫的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則低溫下不利于生成二氧化硫，圖中可以看出溫度最低時(shí)的CaS的含量最高，則應(yīng)在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度，B正確；C、由圖像可知，提高CO的初始體積百分?jǐn)?shù)，可以增大CaS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，減少二氧化硫的排放，C正確；D、提高反應(yīng)體系的溫度，不利于二氧化硫的減少，D錯(cuò)誤，答案選ABC。

（6）反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ同時(shí)發(fā)生，且反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，故SO2增加的快，反應(yīng)達(dá)到平衡的快；隨著反應(yīng)II的進(jìn)行，CO2的濃度不斷增大，使反應(yīng)I平衡逆向移動，SO2濃度又逐漸降低。則圖像應(yīng)為。