Question

煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO2，嚴重破壞生態(tài)環(huán)境。采用一定的脫硫技術可以把硫元素以CaSO4的形式固定，從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產生的CO又會與CaSO4發(fā)生化學反應，降低脫硫效率。相關反應的熱化學方程式如下：

CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=218.4kJ·mol-1(反應Ⅰ)

CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2= -175.6kJ·mol－1(反應Ⅱ)

請回答下列問題：

（1）反應Ⅰ能自發(fā)進行的條件是 。

（2）對于氣體參與的反應，表示平衡常數Kp時用氣體組分(B)的平衡壓強p(B)代替該氣體物質的量濃度c(B)，則反應Ⅱ的Kp= (用表達式表示)。

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

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

（5）圖1為實驗測得不同溫度下反應體系中CO初始體積百分數與平衡時固體產物中CaS質量百分數的關系曲線。則降低該反應體系中SO2生成量的措施有 。

A．向該反應體系中投入石灰石

B．在合適的溫度區(qū)間內控制較低的反應溫度

C．提高CO的初始體積百分數

D．提高反應體系的溫度

（6）恒溫恒容條件下，假設反應Ⅰ和Ⅱ同時發(fā)生，且v1＞v2，請在圖2中畫出反應體系中c(SO2)隨時間t變化的總趨勢圖。

 

 

 

Answer 1

（1）高溫

（2）

（3）C.

（4） 反應I中生成有SO2，監(jiān)測SO2與CO2的濃度增加量的比不為1:1，可確定發(fā)生兩個反應。

（5）A、B、C

（6）

【解析】

試題分析：（1）由△G=△H-T△S＜0時自發(fā)，△H＞0，則T要大，故選擇高溫。

（3）反應Ⅰ吸熱，產物的能量高于反應物，反應Ⅱ放熱，產物的能量低于反應物；反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)，反應I的活化能低。

（4） 反應I中生成有SO2，監(jiān)測SO2與CO2的濃度增加量的比即可確定是否發(fā)生兩個反應。

（5）向該反應體系中投入石灰石，產生CO2，使反應I逆向進行，可降低該反應體系中SO2生成量，A正確；在合適的溫度區(qū)間內控制較低的反應溫度，圖中可以看出最低溫度的CaS的含量最高，故B正確、D錯誤；C．圖中可以看出，提高CO的初始體積百分數，可以提高CaS的含量，故正確。

（6） 反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)，故SO2增加的快，反應達到平衡快；隨著反應II的進行，CO2的濃度不斷增大，使反應I平衡逆向移動。

考點：用NA為阿伏加德羅常數的值來表示微粒數目。