Question

（16分）
用CaSO₄代替O₂与燃料CO反应，既可以提高燃烧效率，又能得到高纯CO₂，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。
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）反应2 CaSO₄(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+C(s)+6CO₂(g)+SO₂(g)的△H=       （用△H₁△H₂△H₃表示）。
（2）反应①～③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见图18.结合各反应的△H，归纳lgK～T曲线变化规律：

a）                                  
b)                                   
（3）向盛有CaSO₄的真空恒容容器中充入CO，反应①于900 ºC达到平衡，c_平衡（CO）=8.0×10^-5mol·L^-1，计算CO的转化率（忽略副反应，结果保留2位有效数字）。
（4）为减少副产物，获得更纯净的CO₂，可在初始燃料中适量加入       。
（5）以反应①中生成的CaS为原料，在一定条件下经原子利用率100%的高温反应，可再生成CaSO₄，该反应的化学方程式为       ；在一定条件下CO₂可与对二甲苯反应，在其苯环上引入一个羧基，产物的结构简式为       。

Answer 1

（1）4△H₁+△H₂+2△H₃；
（2）a）、放热反应的lgK随温度升高而下降； b）、放出或吸收热量越大的反应，其lgK受温度影响越大；
（3）99%
（4）CO₂
（5）CaS+2O₂CaSO₄，

试题分析：（1）根据盖斯定律可得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）由图像及反应的△H可知，a）、反应①③是放热反应，随温度升高，lgK降低；反应②是吸热反应，随温度升高，lgK增大；b）、从图像上看出反应②、③的曲线较陡，说明放出或吸收热量越大的反应，其lgK受温度影响越大；
（3）由图可知，反应①于900 ºC的lgK=2，则K=100， c_平衡（CO）=8.0×10^-5mol·L^-1，平衡时c_平衡（CO₂）=100×8.0×10^-5mol·L^-1=8.0×10^-3mol·L^-1，根据反应1/4CaSO₄(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO₂(g)可知，消耗CO的浓度是8.0×10^-3mol·L^-1，则开始时c（CO）=8.0×10^-5mol·L^-1+8.0×10^-3mol·L^-1=8.08×10^-3mol·L^-1，所以CO的转化率为8.0×10^-3mol·L^-1/8.08×10^-3mol·L^-1×100%=99%，；
（4）根据方程式可知，二氧化碳中含有气体杂质SO₂，可在CO中加入适量的CO₂，抑制二氧化硫的产生；
（5）CaS转化为CaSO₄，从元素守恒的角度分析，CaS与氧气发生化合反应，原子的利用率100%，生成CaSO₄，化学方程式为CaS+2O₂CaSO₄，CO₂与对二甲苯发生反应，所得产物中含有羧基，因为苯环的氢原子只有1种，所以产物的结构简式只有1种为。