Question

用CaSO₄代替O₂与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，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．

①

1

4

CaSO₄（s）+CO（g）?CaS（s）+CO₂（g）△H₁=-47.3kJ?mol^-1
②CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+CO₂（g）+SO₂（g）△H₂=+210.5kJ?mol^-1
③CO（g）?

1

2

C（s）+

1

2

CO₂（g）△H₃=-86.2kJ?mol^-1
（1）反应2CaSO₄（s）+7CO（g）?CaS（s）+CaO（s）+6CO₂（g）+C（s）+SO₂（g）的△H=

 

（用△H₁、△H₂和△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1，结合各反应的△H，回答下列问题．a）曲线中对应反应②的是

 

（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）．
归纳lgK-T曲线变化规律：（b）

 

．（c）

 

．
（3）向盛有CaSO₄的真空恒容密闭容器中充入初始浓度为C₀ mol?L^-1 的CO，反应①于900℃达到平衡，此时c_平衡（CO）=8.0×10^-5 mol?L^-1．
①用图1中相应的lgK的值计算CO的转化率（忽略副反应，计算结果保留两位有效数字）．
②c（CO）随反应时间t的变化曲线如图2所示．
若保持其他条件不变，请在答题卡坐标图中分别画出升高反应温度（高于900℃）和降低反应温度（低于900℃）c（CO）随反应时间t的变化曲线图，并作相应的标注（忽略副反应）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算

专题：

分析：（1）根据盖斯定律及题干中热化学方程式计算出反应2CaSO₄（s）+7CO（g）?CaS（s）+CaO（s）+6CO₂（g）+C（s）+SO₂（g）的△H；
（2）根据反应①-③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线进行判断变化规律；
（3）根据图象判断900℃时反应①的lgK=2，则平衡常数为10²，设出反应前CO浓度为c，根据平衡常数表达式列式计算，然后画图即可．

解答： 解：（1）根据盖斯定律，①×4+②+③×2可得：2CaSO₄（s）+7CO（g）?CaS（s）+CaO（s）+6CO₂（g）+C（s）+SO₂（g）的△H=4△H₁+△H₂+2△H₃，
故答案为：4△H₁+△H₂+2△H₃；
（2）根据图象曲线变化可知，反应①、③为放热反应，随着温度的升高，平衡常数K逐渐减小，则lgK逐渐减小，而反应②为吸热反应，升高温度，平衡常数K逐渐增大，则lgK逐渐增大，所以Ⅰ表示的为反应③、Ⅱ曲线表示的为反应②，变化规律为：当△H＞0时，lgK随温度升高而增大，当△H＜0时，lgK随温度升高而减小；根据反应①和曲线Ⅰ（反应③反应）的反应热可知，当温度同等变化时，△H的数值越大lgK的变化越大，故答案为：（a）Ⅱ；（b）当△H＞0时，lgK随温度升高而增大，当△H＜0时，lgK随温度升高而减小；（c）当温度同等变化时，△H的数值越大lgK的变化越大；
（3）

1

4

CaSO₄（s）+CO（g）?

1

4

CaS（s）+CO₂（g）
初始浓度（mol/L）             C₀                 0
转化浓度（mol/L）          C₀-8.0×10^-5 C₀-8.0×10^-5
平衡浓度（mol/L）           8.0×10^-5 C₀-8.0×10^-5
K=

c(CO2)

c(CO)

=

c0-8.0×10-5

8.0×10-5

=100，解得：C₀=8.08×10^-5，所以α（CO）=99%，图象如下：

，故答案为：99%；．

点评：本题考查了化学平衡常数的计算、有机物结构与性质、热化学方程式的书写等知识，题目难度中等，试题题量较大，注意掌握化学平衡常数的概念及计算方法，明确热化学方程式的书写方法及盖斯定律的含义及应用．