Question

（16分）
用CaSO₄代替O₂與燃料CO反應(yīng)，既可以提高燃燒效率，又能得到高純CO₂，是一種高效、清潔、經(jīng)濟(jì)的新型燃燒技術(shù)，反應(yīng)①為主反應(yīng)，反應(yīng)②和③為副反應(yīng)。
①1/4CaSO₄(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO₂(g) △H₁=－47.3kJ/mol
②CaSO₄(s)+CO(g)CaO(s)+ CO₂(g)+ SO₂(g) △H₂=+210.5kJ/mol
③CO(g)1/2C(s)+1/2CO₂(g) △H₃=-86.2kJ/mol
（1）反應(yīng)2 CaSO₄(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+C(s)+6CO₂(g)+SO₂(g)的△H=       （用△H₁△H₂△H₃表示）。
（2）反應(yīng)①～③的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK隨反應(yīng)溫度T的變化曲線見圖18.結(jié)合各反應(yīng)的△H，歸納lgK～T曲線變化規(guī)律：

a）                                  
b)                                   
（3）向盛有CaSO₄的真空恒容容器中充入CO，反應(yīng)①于900 ºC達(dá)到平衡，c_平衡（CO）=8.0×10^-5mol·L^-1，計(jì)算CO的轉(zhuǎn)化率（忽略副反應(yīng)，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。
（4）為減少副產(chǎn)物，獲得更純凈的CO₂，可在初始燃料中適量加入       。
（5）以反應(yīng)①中生成的CaS為原料，在一定條件下經(jīng)原子利用率100%的高溫反應(yīng)，可再生成CaSO₄，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為       ；在一定條件下CO₂可與對(duì)二甲苯反應(yīng)，在其苯環(huán)上引入一個(gè)羧基，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為       。

Answer 1

（1）4△H₁+△H₂+2△H₃；
（2）a）、放熱反應(yīng)的lgK隨溫度升高而下降； b）、放出或吸收熱量越大的反應(yīng)，其lgK受溫度影響越大；
（3）99%
（4）CO₂
（5）CaS+2O₂CaSO₄，

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律可得2 CaSO₄(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+C(s)+6CO₂(g)+SO₂(g)的△H=①×4+②+③×2=4△H₁+△H₂+2△H₃；
（2）由圖像及反應(yīng)的△H可知，a）、反應(yīng)①③是放熱反應(yīng)，隨溫度升高，lgK降低；反應(yīng)②是吸熱反應(yīng)，隨溫度升高，lgK增大；b）、從圖像上看出反應(yīng)②、③的曲線較陡，說明放出或吸收熱量越大的反應(yīng)，其lgK受溫度影響越大；
（3）由圖可知，反應(yīng)①于900 ºC的lgK=2，則K=100， c_平衡（CO）=8.0×10^-5mol·L^-1，平衡時(shí)c_平衡（CO₂）=100×8.0×10^-5mol·L^-1=8.0×10^-3mol·L^-1，根據(jù)反應(yīng)1/4CaSO₄(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO₂(g)可知，消耗CO的濃度是8.0×10^-3mol·L^-1，則開始時(shí)c（CO）=8.0×10^-5mol·L^-1+8.0×10^-3mol·L^-1=8.08×10^-3mol·L^-1，所以CO的轉(zhuǎn)化率為8.0×10^-3mol·L^-1/8.08×10^-3mol·L^-1×100%=99%，；
（4）根據(jù)方程式可知，二氧化碳中含有氣體雜質(zhì)SO₂，可在CO中加入適量的CO₂，抑制二氧化硫的產(chǎn)生；
（5）CaS轉(zhuǎn)化為CaSO₄，從元素守恒的角度分析，CaS與氧氣發(fā)生化合反應(yīng)，原子的利用率100%，生成CaSO₄，化學(xué)方程式為CaS+2O₂CaSO₄，CO₂與對(duì)二甲苯發(fā)生反應(yīng)，所得產(chǎn)物中含有羧基，因?yàn)楸江h(huán)的氫原子只有1種，所以產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式只有1種為。