Question

4．近年来燃煤脱硫技术受到各界科研人员的重视，某脱硫技术涉及如下反应：
Ⅰ．CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）△H₁=+218.4kJ•mol^-1
Ⅱ．CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H₂=-394.0kJ•mol^-1
（1）若用K₁、K₂分别表示反应Ⅰ、Ⅱ的化学平衡常数，则反应$\frac{1}{2}$CaSO₄（s）+2CO（g）?$\frac{1}{2}$CaS（s）+2CO₂（g）的平衡常数K=$\sqrt{（{K}_{1}×{K}_{2}）}$（用含K₁、K₂的式子表示）．
（2）某科研小组研究在其他条件不变的情况下，改变起始一氧化碳物质的量对反应Ⅱ的影响，实验结果如图1所示（图中T表示温度）．

①比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物SO₂的转化率最高的是c．
②图象中T₂高于（填“高于”、“低于”、“等于”或“无法确定”）T₁，判断的理由是该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，CO₂体积分数降低，故T₂高于T₁．
（3）反应3X+Y?2Z在2min达到平衡后的t₁～t₆内反应速率与反应时间图象如图2，在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素，则B
A．在t₁时增大了压强
B．在t₃时加入了催化剂
C．在t₄时降低了温度
D．t₂～t₃时A的转化率最高．

Answer 1

分析 （1）由Ⅰ．CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）、
Ⅱ．CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）
可知，（I+Ⅱ）×$\frac{1}{2}$得到$\frac{1}{2}$CaSO₄（s）+2CO（g）?$\frac{1}{2}$CaS（s）+2CO₂（g）；
（2）对反应CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H＜0，
①温度相同时，CO越多，SO₂的转化率越高；
②相同CO时，升高温度，平衡逆向移动，CO₂的体积分数越小；
（3）由t₁～t₆内反应速率与反应时间图象可知，t₁时逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动；t₃时平衡不移动；t₄时逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，以此来解答．

解答 解：（1）由Ⅰ．CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）、
Ⅱ．CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）
可知，（I+Ⅱ）×$\frac{1}{2}$得到$\frac{1}{2}$CaSO₄（s）+2CO（g）?$\frac{1}{2}$CaS（s）+2CO₂（g），则反应$\frac{1}{2}$CaSO₄（s）+2CO（g）?$\frac{1}{2}$CaS（s）+2CO₂（g）的平衡常数K=$\sqrt{（{K}_{1}×{K}_{2}）}$，
故答案为：$\sqrt{（{K}_{1}×{K}_{2}）}$；
（2）对反应CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H＜0，
①温度相同时，CO越多，SO₂的转化率越高，则a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物SO₂的转化率最高的是c，故答案为：c；
②该反应为放热反应，相同CO时，升高温度，平衡逆向移动，CO₂的体积分数减小，则T₂高于T₁，
故答案为：高于；该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，CO₂体积分数降低，故T₂高于T₁；
（3）由t₁～t₆内反应速率与反应时间图象可知，t₁时逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动；t₃时平衡不移动；t₄时逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，A．在t₁时若增大了压强，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率，故A不选；
B．在t₃时加入了催化剂，正逆反应速率均增大，平衡不移动，故B选；
C．反应的焓变未知，在t₄时不一定降低了温度，故C不选；
D．由上述分析可知，平衡一直逆向移动，则t₀～t₁时A的转化率最高，故D不选；
故答案为：B．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握K与反应的关系、平衡移动、图象分析等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意图象与平衡移动原理的结合，题目难度不大．