Question

【題目】煤是重要能源。燃煤會釋放SO2、CO等有毒氣體。消除有毒氣體的研究和實踐從未停止。完成下列填空：

I.用CaSO4消除CO。CaSO4和CO可發(fā)生如下兩個反應：

反應①：CaSO4（s）+4CO（g）CaS（s）+4CO2（g）+175.6kJ

反應②：CaSO4（s）+4CO（g）CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）—218.4kJ

(1)寫出反應①的平衡常數表達式：_____________；一定條件下的密閉容器中，兩反應均達平衡后，若使反應①K的減小，需要改變的反應條件是______________，則反應②的K___________（選填編號）、反應①的v(CO2)正__________（選填編號）。

a. 增大 b. 減小 c. 不變 d. 無法判斷

（2）補全下圖中反應②的能量變化示意圖_______________（即，注明生成物能量的大致位置及反應熱效應數值）

（3）下圖是不同溫度下，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。寫出兩種降低SO2生成量的措施___________________________________。

II. Fe2(SO4)3溶液可除去煤中以黃鐵礦（FeS2）形式存在的硫元素，反應如下：8H2O + FeS2+ 7Fe2(SO4)3→15FeSO4+ 8H2SO4

(4)標出電子轉移的數目和方向________；還原產物是_______。

(5)檢驗上述反應中Fe2(SO4)3是否消耗完的實驗方案：___________________________。

(6)該方法的優(yōu)點之一是Fe2(SO4)3易再生。向反應后的溶液中通入___________，就能達到使Fe2(SO4)3再生的目的，方便且價廉。

Answer 1

【答案】 升高溫度 a a 調節(jié)CO初始體積百分數為左右、控制溫度在左右等 取上層清液，滴加幾滴KSCN溶液，若無明顯現象，則已消耗完，若溶液變紅則沒消耗完 空氣

【解析】

(1)根據平衡常數定義寫出反應①的平衡常數k的表達式；反應①正向是放熱反應，反應②正向是吸熱反應，升高溫度，反應①平衡逆向移動、反應②平衡正向移動；

(2)反度②正向是吸熱反應，反應熱△H=+218.4kJ/mol；

(3)降低SO2生成量，就是控制條件使反應②發(fā)生的可能性減小或加入過量CaO將SO2吸收；由圖象可知溫度在950℃左右時CaS質量百分數最大、CO初始體積百分數為4.0%左右時CaS質量百分數最大，SO2生成量最小；

(4)反應中2個-1價S原子被氧化生成2個H2SO4分子，失去14個電子，同時14個+3價Fe3+得到14個電子生成Fe2+，所以FeSO4是還原產物，據此標出電子轉移的數目和方向；

(5)反應中Fe2(SO4)3是否消耗完只需要檢驗溶液中是否含有Fe3+，所以取上層清液滴加KSCN溶液，根據顏色變化判斷；

(6) FeSO4有還原性，使FeSO4轉化為Fe2(SO4)3方便且價廉的試劑是空氣。

（1）反應①化學平衡常數K為c4(CO2)/c4(CO)；反應①為放熱反應，升高溫度，反應速率增大，平衡逆向移動，化學平衡常數K減��；反應②為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，化學平衡常數K增大，故答案為：c4(CO2)/c4(CO)；升高溫度；a；a；

（2）反應②為吸熱反應，△H=+218.4kJ/mol，反應物總能量小于生成物總能量，則能量變化圖示為：，故答案為：；

（3）由圖象可知溫度在950℃左右時CaS質量百分數最大、CO初始體積百分數為4.0%左右時CaS質量百分數最大，即反應①的限度小、反應②的限度大，SO2的生成量最小；或將反應②生成的SO2吸收掉，以降低SO2生成量，故答案為：調節(jié)CO初始體積百分數為4.0%左右，控制反應溫度在950℃左右，加入過量CaO等；

（4）由方程式可知，反應中S元素化合價升高，FeS2被氧化，Fe元素化合價降低，Fe2(SO4)3被還原，FeSO4是還原產物，反應中得失電子數目為14，故答案為：；FeSO4；

（5）若Fe2(SO4)3被消耗完，溶液中應該不存在Fe3+離子，檢驗Fe3+離子可以用KSCN檢驗，實驗方案為：即取上層清液，滴加幾滴KSCN溶液，若無明顯現象，則Fe2(SO4)3已消耗完，若溶液變紅則沒消耗完，故答案為：取上層清液，滴加幾滴KSCN溶液，若無明顯現象，則Fe2(SO4)3已消耗完，若溶液變紅則沒消耗完；

（6）FeSO4有還原性，空氣中氧氣可以將FeSO4氧化生成Fe2(SO4)3，該方法方便且價廉，故答案為：空氣。