Question

4．一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO₄的形成固定下来，可以减少SO₂的排放，但产生的CO又会与CaSO₄发生化学反应，从而降低脱硫效率．相关的热化学方程式如下：
①CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）△H₁=210.5kJ•mol^-1
②$\frac{1}{4}$CaSO₄（s）+CO（g）?$\frac{1}{4}$CaS（s）+CO₂（g）△H₂=-47.3kJ•mol^-1
请回答下列问题：
（1）反应CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H=-399.7kJ•mol^-1；平衡时增大压强，此反应正向（“正向”、“逆向”、“不”）移动．
（2）已知298K时，Ksp（CaCO₃）=m×10^-p，Ksp（CaSO₄）=n×10^-q．则反应：CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-的平衡常数数值表示式为$\frac{m}{n}×1{0}^{q-p}$（用含m、n、p、q的式子表示）．
（3）用碘量法可测定排放烟气中二氧化硫的含量，请写出碘溶液与二氧化硫发生氧化还原反应的离子方程式I₂+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
（4）反应①②的平衡常数的对数lgK随反应T的变化曲线见图，其中曲线Ⅰ代表②反应，P为两曲线交点，则在该温度下两反应均达平衡时，体系中c（SO₂）=1mol•L^-1，从减少二氧化硫排放的角度来考虑，本体系适宜的反应条件是B．
A．低温低压      B．低温高压      C．高温高压      D．高温低压．

Answer 1

分析 （1）利用盖斯定律将②×4-①可得CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）反应热；
（2）CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-的平衡常数=$\frac{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{{K}_{sp}（CaC{O}_{3}）}{{K}_{sp}（CaS{O}_{4}）}$；
（3）碘溶液与二氧化硫发生氧化还原反应生成SO₄^2-、I^-；
（4）lgK越大，说明K越大，结合温度对平衡移动的影响判断平衡移动的方向；P为两曲线交点，说明①②的平衡常数相等；结合外界条件对平衡移动的影响解答该题．

解答 解：（1）利用盖斯定律将②×4-①可得CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H=4×（-47.3kJ•mol^-1）-（210.5kJ•mol^-1）=-399.7kJ•mol^-1，由方程式可知增大压强，平衡向正向移动，
故答案为：-399.7；正向；
（2）CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-的平衡常数=$\frac{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{{K}_{sp}（CaC{O}_{3}）}{{K}_{sp}（CaS{O}_{4}）}$=$\frac{m}{n}×1{0}^{q-p}$，故答案为：$\frac{m}{n}×1{0}^{q-p}$；
（3）碘具有氧化性，二氧化硫具有还原性，碘溶液与二氧化硫发生氧化还原反应生成SO₄^2-、I^-，反应的离子方程式为I₂+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，
故答案为：I₂+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
（4）lgK越大，说明K越大，随着温度的升高，反应②向逆向移动，则lgK减小，说明曲线Ⅰ代表②的反应；
P为两曲线交点，说明①②的平衡常数相等，则$\frac{c（C{O}_{2}）c（S{O}_{2}）}{c（CO）}$=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，则体系中c（SO₂）=1mol•L^-1，
反应①生成二氧化硫，如减少二氧化硫的排放，应使平衡逆向移动，则条件为低温高压，
故答案为：②；1； B．

点评 本题考查化学平衡移动问题，涉及化学平衡以及反应热与焓变的考查，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目较为综合，涉及面广，题目难度中等．