Question

17．处理含CO、SO₂烟道气污染的一种方法，是将其在催化剂作用下转化为单质S（g）．发生反应为：
2CO（g）+SO₂（g）?S（g）+2CO₂（g）
（1）已知：①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-283.0kJ•mol^-1
②S（g）+O₂（g）═SO₂（g）△H₂=-296.0kJ•mol^-1
试计算2CO（g）+SO₂（g）?S（g）+2CO₂（g）△H=-270kJ•mol^-1．
（2）在容积为2L的密闭容器中，充入4mol CO和2mol SO₂，在一定条件下发生反应：2CO（g）+SO₂（g）?S（g）+2CO₂（g），CO₂的物质的量分数随时间的变化如图所示：
①0～2min内的平均反应速率v（CO）=0.75mol•L^-1•min^-1．
②2min后改变下列条件能使上述反应的反应速率增大，且平衡向正向移动的是D
A．选用更高效的催化剂　　B．升高温度
C．及时分离出二氧化碳    D．增加SO₂的浓度
③相同温度下，若开始加入CO和SO₂的物质的量是原来的2倍，则B是原来的2倍．
A．达到平衡的时间         B．CO的平衡浓度
C．平衡常数               D．平衡时SO₂的转化率．

Answer 1

分析 （1）①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ•mol^-1
②S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0KJ•mol^-1
将方程式①×2-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g），根据盖斯定律计算反应的焓变；
（2）根据图象，反应平衡时二氧化碳的体积分数为50%，则设0-2min内的消耗SO₂为xmol，
根据反应的化学反应方程式：2CO（g）+SO₂（g）?S（g）+2CO₂（g），
                   开始：4       2        0      0
                   转化：2x      x        x      2x
                   平衡：4-2x     2-x      x       2x   
则根据平衡时二氧化碳的体积分数为50%，有$\frac{2x}{6}$=50%，则x=1.5mol，
①根据反应速率V=$\frac{△c}{△t}$进行计算；
②a．选用更高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动；
b．升高温度，反应速率增大，但平衡向逆反应移动；
c．及时分离出二氧化碳，平衡向正反应移动，但反应速率减小；
d．增加SO₂的浓度，反应速率增大，平衡向正反应移动
③A．反应物物质的量增加，浓度增大，反应速率加快；
B、物质的量加倍，体积不变，各组分的浓度会加倍；
C、温度不变，平衡常数不变；
D、物质的量加倍，增大压强，平衡正向移动，增加反应物的转化率．

解答 解：（1）①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ•mol^-1
②S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0KJ•mol^-1
将方程式①×2-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=（-283.0KJ•mol^-1）×2-（-296.0KJ•mol^-1）=-270KJ•mol^-1，热化学反应方程式为：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270kJ•mol^-1，
故答案为：-270 kJ•mol^-1；
（2）①根据图象，反应平衡时二氧化碳的体积分数为50%，则设0-2min内的消耗SO₂为xmol，
根据反应的化学反应方程式：2CO（g）+SO₂（g）?S（g）+2CO₂（g），
                   开始：4       2        0      0
                   转化：2x      x        x      2x
                   平衡：4-2x     2-x      x       2x   
则根据平衡时二氧化碳的体积分数为50%，有$\frac{2x}{6}$=50%，则x=1.5mol；
①0-2min内的平均反应速率v（CO）=$\frac{\frac{3}{2}}{2}$ mol•L^-1•min^-1=0.75 mol•L^-1•min^-1，故答案为：0.75 mol•L^-1•min^-1；
②A．选用更高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动，故错误；
B．升高温度，反应速率增大，但平衡向逆反应移动，故错误；
C．及时分离出二氧化碳，平衡向正反应移动，但反应速率减小，故错误；
D．增加SO₂的浓度，反应速率增大，平衡向正反应移动，故正确；
故选D；
③A、反应物物质的量增加，浓度增大，反应速率加快，达到平衡时间比原来缩短，故错误；
B、压强增大平衡正向移动，CO的平衡浓度为原来的2倍，故正确；
C、平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，故错误；
d．增大压强平衡正向移动，平衡时SO₂的转化率增加，小于原来的2倍，故错误．
故选B．

点评 本题考查综合考查化学反应与能量变化、化学平衡的计算及其平衡移动的判断，注意掌握三段式法进行计算的方法，试题有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力及化学计算能力，注意键能与反应热的计算关系，题目难度中．