Question

【題目】二氧化硫是大氣污染物，利用SO2→CaSO4→CaS轉(zhuǎn)化可實(shí)現(xiàn)變廢為寶。

回答下列問(wèn)題：

(1)已知：Ⅰ．C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H1=+172kJ·mol-1;

Ⅱ．CaSO4(s)+2C(s)=2CO2(g)+CaS(s)△H2=+226kJ·mol-1。

若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c4(CO),請(qǐng)結(jié)合反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ?qū)懗龃朔磻?yīng)的熱化學(xué)方程式：_____________。

(2)向體積為2L的恒容密閉容器中充入1molSO2、4molCO和催化劑,發(fā)生反應(yīng)

SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(g) △H,測(cè)得溫度對(duì)SO2的轉(zhuǎn)化率及催化劑效率的影響如圖1所示：

①該反應(yīng)的△H__________0(填“>”或“<”,下同);圖中M、N兩點(diǎn)的平衡常數(shù)：KM_____KN。

②M點(diǎn)時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)K=____________。

(3)向濃度均為0.01mol·L-1的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中滴加氯化鈣溶液，測(cè)得分散系中兩種酸根離子的濃度隨c(Ca2+)的變化如圖2所示[已知：Ksp(CaCO3)=3×10-9]：

①圖中a=_____________。

②該溫度下,Ksp(CaSO4)=________________。

(4)某研究小組設(shè)計(jì)圖3所示裝置將副產(chǎn)品CO轉(zhuǎn)化為CH4和Q。該電解總反應(yīng)的離子方程式為_____________________________。

(5)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,向1L含NaOH、Ca(OH)2各0.1mol的溶液中不斷通入SO2至過(guò)量,請(qǐng)畫(huà)出生成沉淀的物質(zhì)的量(mol)與通入SO2體積(L)的關(guān)系圖。______

Answer 1

【答案】 CaSO4(s)+4C(s)=4CO(g)+CaS(s)△H=+570kJ·mol-1 < > 0.11(或 ) 1×10-4 9×10-6 4CO+3CO32-+5H2O6HCO3-+CH4

【解析】(1) 根據(jù)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c4(CO)可知只有生成物一氧化碳為氣體且計(jì)量數(shù)為4，已知：Ⅰ．C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H1=+172kJ·mol-1；Ⅱ．CaSO4(s)+2C(s)=2CO2(g)+CaS(s)△H2=+226kJ·mol-1；根據(jù)蓋斯定律，由Ⅱ+Ⅰ得反應(yīng)CaSO4(s)+4C(s)=4CO(g)+CaS(s)△H=+226kJ·mol-1-（+172kJ·mol-1）=+570kJ·mol-1；(2)①根據(jù)圖1可知，升高溫度二氧化硫的轉(zhuǎn)化率降低，則升高溫度平衡逆向移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H<0；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故圖中M、N兩點(diǎn)的平衡常數(shù)：KM>KN；②M點(diǎn)時(shí)二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則：SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(g)

開(kāi)始時(shí)的濃度（mol/L） 0.5 2 0 0

改變的濃度（mol/L） 0.25 0.5 0.5 0.25

平衡時(shí)的濃度（mol/L） 0.25 1.5 0.5 0.25

化學(xué)平衡常數(shù)K=；(3) ①Ksp(CaCO3)= c(Ca2+) c(CO32-)= a =3×10-9，解得a=1×10-4mol/L；②該溫度下,Ksp(CaSO4)= c(Ca2+) c(SO42-)= 1×10-4mol/L=9×10-6；(4)某研究小組設(shè)計(jì)圖3所示裝置將副產(chǎn)品CO轉(zhuǎn)化為CH4和Q，根據(jù)CO中碳的化合價(jià)為+2，甲烷中碳的化合價(jià)為-4,化合價(jià)降低，則另外碳的化合價(jià)應(yīng)升高，生成+4價(jià)的另一個(gè)碳的化合物為碳酸氫根離子，故該電解總反應(yīng)的離子方程式為4CO+3CO32-+5H2O6HCO3-+CH4；(5)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,向1L含NaOH、Ca(OH)2各0.1mol的溶液中不斷通入SO2至過(guò)量,開(kāi)始時(shí)二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，沉淀的量增大，當(dāng)氫氧化鈣反應(yīng)完后，二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉此時(shí)沉淀的量不變，當(dāng)碳酸鈉反應(yīng)完后，二氧化碳和水繼續(xù)與碳酸鈣反應(yīng)，沉淀溶解，直到完全溶解，故生成沉淀的物質(zhì)的量(mol)與通入SO2體積(L)的關(guān)系圖如下：。