Question

（16分）

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。

1/4CaSO4(s)+CO(g) ? 1/4CaS(s)+CO2(g) ?H1 = -47.3kJ?mol-1

② CaSO4(s)+CO(g) ? CaO(s)+CO2(g) +SO2(g) ?H2 = +210.5kJ?mol-1

③ CO(g) ? 1/2C(s)+1/2CO2(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18，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)=8.0X10-5 mol?L-1。

d）用图18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）。

e) c(CO)随反应时间t的变化曲线如图19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

（1）4?H1+?H2+2?H3（2分）（2）a）Ⅱ（2分）

b）当?H>0时，lgK随温度升高而增大（1分），当?H<0时，lgK随温度升高而减小（1分）。其他合理答案也给分

c) 当温度同等变化时，?H的数值越大lgK的变化越大或?H的数值越大lgK受温度的影响越大或放热越多，lgK受温度的影响越大（2分）。其他合理答案也给分

（3）d）α（CO）=99%（4分）e)

【解析】

试题分析：（1）①×4＋②＋③×2，整理可得：2CaSO4(s)+7CO(g) ? CaS(s)+ CaO(s)+6CO2(g)+ C(s) +SO2(g)

?H＝4?H1+?H2+2?H3；（2）a）由于温度升高，曲线中lgK随温度升高而增大，说明升高温度，平衡正向移动，正反应是吸热反应，?H>0则对应反应②的是Ⅱ；归纳lgK-T曲线变化规律： b) 当?H>0时，lgK随温度升高而增大（1分），当?H<0时，lgK随温度升高而减小（1分）。

c) 当温度同等变化时，?H的数值越大lgK的变化越大或?H的数值越大lgK受温度的影响越大或放热越多，lgK受温度的影响越大（2分）。（3）d)

1/4CaSO4(s)+CO(g) 1/4CaS(s)+CO2(g)

初始浓度（mol/L） C0 0

转化浓度（mol/L） C0 — 8.0X10-5 C0 — 8.0X10-5

平衡浓度（mol/L） 8.0X10-5 C0 — 8.0X10-5 （1分）

K= c( CO2 )/ （c(CO)=100（1分），解得：C0=808×10-5（1分）所以α（CO）=99%（1分）

e)由于2CaSO4(s)+7CO(g) ? CaS(s)+ CaO(s)+6CO2(g)+ C(s) +SO2(g) ?H＝4?H1+?H2+2?H3=－151.1KJ/mol；

该反应的正反应是放热反应，升高温度，根据平衡移动原理：化学平衡向吸热反应反应方向移动，对该反应来说，平衡逆向移动，CO的浓度增大；降低温度，平衡正向移动，CO的浓度减小。所以画出图像表示为：。

考点：考查盖斯定律的应用、热化学方程式的书写、化学平衡常数的计算、温度对物质平衡浓度影响的图像法表示的知识。