Question

6．石灰石脫硫法
此法是以石灰石為原料通過(guò)系列反應(yīng)將硫元素以CaSO₄的形式固定，從而降低SO₂的排放．但是煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的CO又會(huì)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）△H=218.4kJ•mol^-1（反應(yīng)Ⅰ）
CaSO₄（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO₂（g）△H₂=-175.6kJ•mol^-1  （反應(yīng)Ⅱ）
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）結(jié)合反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ?qū)懗鯟aSO₄（s）與CaS（s） 的熱化學(xué)反應(yīng)方程式3CaSO₄ （s）+CaS（s）=4CaO（s）+4SO₂ （g）△H=1049.2kJ•mol^-1．
（2）對(duì)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)Ⅰ的Kp=p（CO₂ ）×p（SO₂ ）/p（CO）    （用表達(dá)式表示）．
（3）假設(shè)某溫度下，反應(yīng)Ⅰ的速率（v₁）小于反應(yīng)Ⅱ的速率（v₂），則如圖1反應(yīng)過(guò)程能量變化示意圖正確的是B．

（4）圖2為實(shí)驗(yàn)測(cè)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)體系中產(chǎn)生的SO₂生成量的措施有AB．
A、向該反應(yīng)體系中投入生石灰
B、在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度
C、降低CO的初始體積百分?jǐn)?shù)
D、提高反應(yīng)體系的溫度．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律結(jié)合已知方程式進(jìn)行解答，反應(yīng)熱與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比；
（2）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)的量的濃度c（B），可根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式書寫，平衡常數(shù)等于氣體生成物濃度冪之積除以氣體反應(yīng)物濃度冪之積；
（3）反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng)，結(jié)合反應(yīng)物與生成物總能量大小之間的關(guān)系判斷；
（4）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．

解答 解：（1）CaSO₄（s）+CO（g）=CaO（s）+SO₂ （g）+CO₂ （g）△H=218.4kJ•mol^-1（反應(yīng)Ⅰ）；CaSO₄（s）+4CO（g）=CaS（s）+4CO₂（g）△H₂=-175.6kJ•mol^-1，（反應(yīng)Ⅱ）根據(jù)蓋斯定律將反應(yīng)Ⅰ×4-反應(yīng)Ⅱ）得：3CaSO₄（s）+CaS（s）=4CaO（s）+4SO₂ （g）△H=1049.2kJ•mol^-1，
故答案為：3CaSO₄ （s）+CaS（s）=4CaO（s）+4SO₂ （g）△H=1049.2kJ•mol^-1；
（2）由題意可知，平衡常數(shù)等于氣體生成物二氧化硫、二氧化碳濃度冪之積除以氣體反應(yīng)物一氧化氮濃度冪之積，所以反應(yīng)Ⅰ的Kp=p（CO₂ ）×p（SO₂ ）/p（CO，故答案為：p（CO₂ ）×p（SO₂ ）/p（CO）；
（3）反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng)，則A、D錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅰ的速率（v₁）小于反應(yīng)Ⅱ的速率（v₂），則反應(yīng)Ⅱ的活化能較小，則C錯(cuò)誤、B正確，
故答案為：B；
（4）A．向該反應(yīng)體系中投入生灰石，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，故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，則應(yīng)在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度，故B正確；
C．由圖象可知，降低CO的初始體積百分?jǐn)?shù)，減小CaS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增加二氧化硫的排放，故C錯(cuò)誤；
D．提高反應(yīng)體系的溫度，不利于二氧化硫的減少，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AB．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了水解原理、離子濃度定性比較，蓋斯定律計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)概念理解和計(jì)算應(yīng)用，圖象分析方法等，題目難度中等，明確反應(yīng)后溶質(zhì)組成為解答關(guān)鍵，注意掌握電荷守恒、物料守恒及鹽的水解原理在判斷離子濃度大小中的應(yīng)用方法．