Question

【題目】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(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) ΔH1=+218.4kJ·mol-1(反應(yīng)Ⅰ)

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

請回答下列問題：

（1）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_____________。

（2）通過監(jiān)測反應(yīng)體系中氣體濃度的變化可判斷反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ是否同時發(fā)生，理由是 ______________。

（3）在溫度、容積相同且不變的3個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如圖二(已知2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) △H=196.6kJ·mol－1)

A．2c1______c3 B．a＋b______196.6 C．2p2______p3 D．α1＋α3______1（填>，=，<）

（4） “亞硫酸鹽法”吸收煙氣中的SO2。室溫條件下，將煙氣通入氨水溶液中，測得溶液pH與含硫組分物質(zhì)的量分數(shù)的變化關(guān)系如圖三所示。

請寫出a點時n(HSO3-)：n(H2SO3)=______，b點時溶液pH=7，則n(NH4+)：n(HSO3-)=___。

（5）催化氧化法去除NO，一定條件下，用NH3消除NO污染，其反應(yīng)原理為4NH3+6NO5N2+ 6H2O。不同溫度條件下，n(NH3):n(NO)的物質(zhì)的量之比分別為4：l、3：l、1：3時，得到NO脫除率曲線如圖四所示：

①曲線c對應(yīng)NH3與NO的物質(zhì)的量之比是______。

② 曲線a中NO的起始濃度為6×10-4mg/m3，從A點到B點經(jīng)過0.8s，該時間段內(nèi)NO的脫除速率為_____mg/(m3·s)。

（6）已知Ksp(BaSO4)=1×10-10，Ksp(BaCO3)=2．5×10-9，向0.4mol/LNa2SO4的溶液中加入足量BaCO3粉末（忽略體積變化），充分攪拌，發(fā)生反應(yīng)SO (aq)＋BaCO3 (s) BaSO4 (s)＋CO (aq) 靜置后沉淀轉(zhuǎn)化達到平衡。此時溶液中的c(SO)＝________mol·L－1(小數(shù)點后兩位).

Answer 1

【答案】 D 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)同時發(fā)生 < = > < 1:1 3:1 1：3 1.5×10-4 0.02 mol·L－1

【解析】試題分析：（1）某溫度下，反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，說明反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ；反應(yīng)Ⅰ吸熱、反應(yīng)Ⅱ放熱；（2）若沒有二氧化硫，則反應(yīng)I未發(fā)生；若c(CO2)=c(SO2)，則反應(yīng)II未發(fā)生；若c(CO2)>c(SO2)，則反應(yīng)同時發(fā)生；(3)根據(jù)一邊倒的原則，甲乙為等效平衡；丙的投料為甲、乙的2倍；（4）根據(jù)圖示，a點c(HSO3-)、c(H2SO3)相等；b點時溶液c(HSO3-)= c(SO32-)，c(H+)= c(OH-)，根據(jù)電荷守恒，c(HSO3-)+ 2c(SO32-)+ c(OH-)=c(NH4+)+ c(H+)；（5）①NH3比例越大，NO轉(zhuǎn)化率越大；②曲線a中NO的起始濃度為6×10-4mg/m3，從A點到B點NO的轉(zhuǎn)化率由55%到75%，NO濃度變化為1.2×10-4mg/m3；（6）發(fā)生反應(yīng)SO (aq)＋BaCO3 (s) BaSO4 (s)＋CO (aq) 靜置后沉淀轉(zhuǎn)化達到平衡， 。

解析：（1）某溫度下，反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，說明反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ；反應(yīng)Ⅰ吸熱、反應(yīng)Ⅱ放熱，故選D。（2）若沒有二氧化硫，則反應(yīng)I未發(fā)生；若c(CO2)=c(SO2)，則反應(yīng)II未發(fā)生；若c(CO2)>c(SO2)，則反應(yīng)同時發(fā)生；所以通過監(jiān)測反應(yīng)體系中氣體濃度的變化可判斷反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ是否同時發(fā)生。(3)根據(jù)一邊倒的原則，丙的投料為甲的2倍，可以假設(shè)丙體積為甲的2倍，甲、丙為等效平衡，轉(zhuǎn)化率的和為1，平衡時丙中SO3的物質(zhì)的量是甲的2倍，平衡后縮小丙的體積與甲相同，丙平衡向生成SO3的方向移動，丙中SO3的轉(zhuǎn)化率減小，轉(zhuǎn)化率的和小于1，即α1＋α3<1，丙SO3的濃度大于甲的2倍，即2c1<c3 ；根據(jù)一邊倒的原則，甲乙為等效平衡，甲由正方向建立平衡，乙由逆方向建立平衡，所以a＋b=196.6；丙的投料為乙的2倍，可以假設(shè)丙體積為甲的2倍，乙、丙為等效平衡，平衡時丙中氣體的物質(zhì)的量是乙的2倍，平衡后縮小丙的體積與乙相同，丙平衡向生成SO3的方向移動，丙SO3的濃度大于甲的2倍，所以2p2>p3；（4）根據(jù)圖示，a點c(HSO3-)、c(H2SO3)相等，所以a點時n(HSO3-)：n(H2SO3)=1:1；b點時溶液c(HSO3-)= c(SO32-)，c(H+)= c(OH-)，根據(jù)電荷守恒，c(HSO3-)+ 2c(SO32-)+ c(OH-)=c(NH4+)+ c(H+)，所以c(NH4+)=3 c(HSO3-)，n(NH4+)：n(HSO3-)=3:1；（5）①NH3比例越大，NO轉(zhuǎn)化率越大，曲線c對應(yīng)NH3與NO的物質(zhì)的量之比是1:3；②曲線a中NO的起始濃度為6×10-4mg/m3，從A點到B點NO的轉(zhuǎn)化率由55%到75%，NO濃度變化為1.2×10-4mg/m3， 1.5×10-4 mg/(m3·s)； （6）設(shè)反應(yīng)后c(SO)＝xmol·L－1，則消耗c(SO)＝（0.4-x）mol·L－1，生成c(CO)=（0.4-x）mol·L－1；SO (aq)＋BaCO3 (s) BaSO4 (s)＋CO (aq) 靜置后沉淀轉(zhuǎn)化達到平衡， ，解得x=0.02 mol·L－1。