Question

【題目】煙氣中含有 SO2 等大量有害的物質(zhì)，煙氣除硫的方法有多種，其中石灰石法煙氣除硫工藝的主要反應(yīng)如下:

ⅠCaCO3(s)CO2(g)+CaO (s) △H = + 178.2 kJ/mol

ⅡSO2(g)+CaO(s)CaSO3(s) △H = - 402 kJ/mol

Ⅲ 2CaSO3(s) + O2 (g) + 4H2O(l)2[CaSO4· 2H2O](s) △H = - 234.2 kJ/mol

（1）試寫出由石灰石、二氧化硫、氧氣和水反應(yīng)生成生石膏的熱化學(xué)方程式________________________________________________________

（2）反應(yīng)Ⅱ為煙氣除硫的關(guān)鍵，取相同用量的反應(yīng)物在3種不同的容器中進(jìn)行該反應(yīng)，A容器保持恒溫恒壓，B容器保持恒溫恒容，C容器保持恒容絕熱，且初始時(shí)3個(gè)容器的容積和溫度均相同，下列說法正確的是_______________

a．3個(gè)容器中SO2的平衡轉(zhuǎn)化率的大小順序?yàn)?/span>：αA > αB > αC

b．當(dāng)A容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量不變時(shí)，說明該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)

c．A、B兩個(gè)容器達(dá)到平衡所用的時(shí)間：tA > tB

d．當(dāng) C 容器內(nèi)平衡常數(shù)不變時(shí)，說明該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)

（3）依據(jù)上述反應(yīng)Ⅱ來除硫，將一定量的煙氣壓縮到一個(gè) 20 L的容器中，測得不同溫度下，容器內(nèi) SO2 的質(zhì)量（mg）如下表：

時(shí)間/min SO2質(zhì)量/mg 溫度/℃	0	20	40	60	80	100	120
T1	2100	1052	540	199	8.7	0.06	0.06
T2	2100	869	242	x	x	x	x

①在T1溫度下，計(jì)算20～40min內(nèi)SO2 的反應(yīng)速率____________mol/(L· min)。

②若其它條件都相同，則T1______T2（填“>”、 “<” 或 “=”，下同）； x _____ 0.06。

③在T2溫度下，若平衡后將容器的容積壓縮為10 L，則新平衡時(shí)SO2的濃度_____原平衡時(shí)SO2的濃度（填“>”、 “<” 或 “=”），理由是________________________________。

Answer 1

【答案】 2CaCO3（s）+O2（g）+2SO2（g）+4H2O2[CaSO4·2H2O]（s）+2CO2（g）△H=﹣681.8kJ/mol ad 2×10-5 < > = 該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K = 1/c(SO2)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以濃度相等

【解析】（1）石灰石、二氧化硫、氧氣和水反應(yīng)生成生石膏的反應(yīng)為2CaCO3（s）+O2（g）+2SO2（g）+4H2O2[CaSO4·2H2O]（s）+2CO2（g），根據(jù)蓋斯定律，該反應(yīng)等于①×2+②×2+③，計(jì)算△H=+178.2 kJ/mol×2+（-402 kJ/mol）×2+（-234.2 kJ/mol）=-681.8kJ/mol，因此熱化學(xué)方程式為：2CaCO3（s）+O2（g）+2SO2（g）+4H2O2[CaSO4·2H2O]（s）+2CO2（g）△H=-681.8kJ/mol；（2）a、對于A容器，該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積縮小的反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行氣體體積減小，但要保持恒壓，必須壓縮體積，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率增大，B容器為恒容，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體體積縮小，二氧化硫轉(zhuǎn)化率相對A要小，C容器恒溫絕熱，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，速率加快，平衡逆向移動(dòng)，相對B二氧化硫的轉(zhuǎn)化率會(huì)小，a正確；b、氣體質(zhì)量和物質(zhì)的量均在發(fā)生改變，平均摩爾質(zhì)量不是變量，不能判斷平衡，b錯(cuò)誤；c、A容器壓強(qiáng)比B大，故反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所需的時(shí)間A比B短，c錯(cuò)誤；d、平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，因此當(dāng) C 容器內(nèi)平衡常數(shù)不變時(shí)，說明該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，d正確；答案選ad；（3）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知在T1溫度下，20～40min內(nèi)消耗二氧化硫是1.052g－0.540g＝0.512g，物質(zhì)的量是0.008mol，濃度是0.0004mol/L，所以SO2的反應(yīng)速率v（SO2）=0.0004mol/L÷20min=2×10-5mol/（Lmin）；②因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，二氧化硫的含量增大，結(jié)合表格數(shù)據(jù)，T2時(shí)的含量比T1時(shí)低，若其它條件都相同，則T1＞T2；根據(jù)數(shù)據(jù)的遞變規(guī)律，x＜0.06；

③在T2溫度下，若平衡后將容器的容積壓縮為10L，則新平衡時(shí)SO2的濃度等于原平衡時(shí)SO2的濃度，因?yàn)樵摲磻?yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為k=1/c(SO2)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以濃度相等。