Question

6．石灰石脫硫法
此法是以石灰石為原料通過系列反應將硫元素以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）△H=218.4kJ•mol^-1（反應Ⅰ）
CaSO₄（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO₂（g）△H₂=-175.6kJ•mol^-1  （反應Ⅱ）
請回答下列問題：
（1）結合反應Ⅰ、Ⅱ寫出CaSO₄（s）與CaS（s） 的熱化學反應方程式3CaSO₄ （s）+CaS（s）=4CaO（s）+4SO₂ （g）△H=1049.2kJ•mol^-1．
（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）代替該氣體物質的量濃度c（B），則反應Ⅰ的Kp=p（CO₂ ）×p（SO₂ ）/p（CO）    （用表達式表示）．
（3）假設某溫度下，反應Ⅰ的速率（v₁）小于反應Ⅱ的速率（v₂），則如圖1反應過程能量變化示意圖正確的是B．

（4）圖2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質量百分數(shù) 的關系曲線．則降低該反應體系中產(chǎn)生的SO₂生成量的措施有AB．
A、向該反應體系中投入生石灰
B、在合適的溫度區(qū)間內控制較低的反應溫度
C、降低CO的初始體積百分數(shù)
D、提高反應體系的溫度．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律結合已知方程式進行解答，反應熱與化學計量數(shù)成正比；
（2）表示平衡常數(shù)Kp時用氣體組分（B）的平衡壓強p（B）代替該氣體物質的量的濃度c（B），可根據(jù)平衡常數(shù)的表達式書寫，平衡常數(shù)等于氣體生成物濃度冪之積除以氣體反應物濃度冪之積；
（3）反應Ⅰ為吸熱反應，反應Ⅱ為放熱反應，結合反應物與生成物總能量大小之間的關系判斷；
（4）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．

解答 解：（1）CaSO₄（s）+CO（g）=CaO（s）+SO₂ （g）+CO₂ （g）△H=218.4kJ•mol^-1（反應Ⅰ）；CaSO₄（s）+4CO（g）=CaS（s）+4CO₂（g）△H₂=-175.6kJ•mol^-1，（反應Ⅱ）根據(jù)蓋斯定律將反應Ⅰ×4-反應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物一氧化氮濃度冪之積，所以反應Ⅰ的Kp=p（CO₂ ）×p（SO₂ ）/p（CO，故答案為：p（CO₂ ）×p（SO₂ ）/p（CO）；
（3）反應Ⅰ為吸熱反應，反應Ⅱ為放熱反應，則A、D錯誤；反應Ⅰ的速率（v₁）小于反應Ⅱ的速率（v₂），則反應Ⅱ的活化能較小，則C錯誤、B正確，
故答案為：B；
（4）A．向該反應體系中投入生灰石，可使更多的二氧化硫轉化為硫酸鈣，減少二氧化硫的排放，故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，則應在合適的溫度區(qū)間內控制較低的反應溫度，故B正確；
C．由圖象可知，降低CO的初始體積百分數(shù)，減小CaS的質量分數(shù)，增加二氧化硫的排放，故C錯誤；
D．提高反應體系的溫度，不利于二氧化硫的減少，故D錯誤；
故答案為：AB．

點評 本題考查了水解原理、離子濃度定性比較，蓋斯定律計算、化學反應速率、平衡常數(shù)概念理解和計算應用，圖象分析方法等，題目難度中等，明確反應后溶質組成為解答關鍵，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用方法．