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) △H1=+218.4kJ/mol(反應I)

CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g) △H2=-175.6kJmol-l(反應II)

請冋答下列問題：

（1）反應I能夠自發(fā)進行的條件是____________。

（2）對于氣體參與的反應，表示平衡常數(shù)Kp時用氣體組分(B)的平衡壓強p(B)代替該氣體物質(zhì)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I為實驗測得不同溫度下反應體系中CO初始體積百分數(shù)與平衡時固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分數(shù)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(nèi)控制較低的反應溫度

C．提高CO的初始體積百分數(shù) 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

【答案】（1）較高溫度下 （2）P4(CO2)/P4(CO)（3）C （4）有無二氧化硫可知反應I是否發(fā)生，如c(CO2)=c(SO2)，則反應II未發(fā)生，如c(CO2)>c(SO2)，則反應同時發(fā)生 （5）ABC

（6）

【解析】試題分析：（1）反應Ⅰ吸熱，則△H＞0，由方程式可知△S＞0，反應能自發(fā)進行，應滿足△G=△H－T△S＜0，因此應在較高溫度下進行，即選擇高溫。

（2）對于氣體參與的反應，表示平衡常數(shù)Kp時用氣體組分(B)的平衡壓強p(B)代替該氣體物質(zhì)的量濃度c(B)，則根據(jù)反應的化學方程式可知，反應Ⅱ的Kp＝P4(CO2)/P4(CO)。

（3）反應Ⅰ為吸熱反應，產(chǎn)物的能量高于反應物，反應Ⅱ為放熱反應，產(chǎn)物的能量低于反應物，則A、D錯誤；由方程式可知反應Ⅱ氣體較多，則活化能較大，反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)，則B錯誤、C正確，答案選C。

（4）反應Ⅰ生成SO2，反應Ⅱ只生成CO2，如同時發(fā)生，則兩種氣體的濃度比變化，據(jù)此可以確定是否發(fā)生兩個反應。即如c(CO2)=c(SO2)，則反應II未發(fā)生，如c(CO2)>c(SO2)，則反應同時發(fā)生。

（5）A、向該反應體系中投入石灰石，產(chǎn)生CO2，使反應I逆向進行，可使更多的二氧化硫轉化為硫酸鈣，減少二氧化硫的排放，A正確；B、由反應Ⅰ可知生成二氧化硫的反應為吸熱反應，則低溫下不利于生成二氧化硫，圖中可以看出溫度最低時的CaS的含量最高，則應在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應溫度，B正確；C、由圖像可知，提高CO的初始體積百分數(shù)，可以增大CaS的質(zhì)量分數(shù)，減少二氧化硫的排放，C正確；D、提高反應體系的溫度，不利于二氧化硫的減少，D錯誤，答案選ABC。

（6）反應Ⅰ和Ⅱ同時發(fā)生，且反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)，故SO2增加的快，反應達到平衡的快；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，SO2濃度又逐漸降低。則圖像應為。