Question

1．煙氣中含奪SCX奪大量有害的物質(zhì)，煙氣除硫的方法有多種，其中石灰石法煙氣除硫工藝的主要反應(yīng)如下：
I CaCO₃ （s）?CO₂ （g）+CaO（s）△H=+178kJ/mol
ⅡSO₂（g）+CaO（s）?CaSO₃（s）△H=-402kJ/mol
Ⅲ2CaS0₃（S）+0₂ （g）+4H₂O（I）?2（CaS0₄•2H₂O]（S）△H=-234.2kJ/mol
（1）試寫出由石灰石、二氧化硫、氧氣和水反應(yīng)生成生石膏的熱化學(xué)方程式2SO₂（g）+2CaS0₃（s）+0₂（g）+4H₂O（l）=2[CaS0₄•2H₂O]（s）△H=-681.8kJ/mol．
（2）反應(yīng)Ⅱ?yàn)闊煔獬�硫的關(guān)健，取相同用量的反應(yīng)物在3種不網(wǎng)的容器中進(jìn)行該反應(yīng)，A容器保持恒溫恒壓，B容器保持恒溫恒容，C容器保持恒容絶熱，且初始時(shí)3個(gè)容器的容積和溫度均相同，下列說法正確的是ad．
a.3個(gè)容器中SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率的大小順序?yàn)?nbsp;a_A＞a_B＞a_C．
b．當(dāng)A容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量不變時(shí)，說明談反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)
c．A、B兩個(gè)容器達(dá)到平衡所用的時(shí)間：t_A＞t_B
d．當(dāng)C容器內(nèi)平衡常數(shù)不變時(shí)，說明該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)
（3）依據(jù)上述反應(yīng)Ⅱ來除硫，將一定量的煙氣壓縮到一個(gè)20L的容器中，測得不同溫度下，容器內(nèi)SO₂的質(zhì)量（mg）如下表：

時(shí)間/min SO3/mg 溫度/℃	0	20	40	60	80	100	120
T1	2100	1052	540	199	8.7	0.06	0.06
T2	2100	869	242	x	x	x	x

①在T₁溫度下，計(jì)算20〜40min內(nèi)SO₂的反應(yīng)速率2×10^-5mol/（L•min）
②若其它條件都相同T₁＜ T₂，《填“＞”、“＜”或“=”下同）；x＞0.06．
③在T₂溫度下，若平衡后將容器的容器壓縮為10L，則新平衡時(shí)SO₂的濃度平衡時(shí)SO₂的濃度=（填“＞”、“C”或“=”）理由是該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{1}{c（S{O}_{2}）}$，溫度不變，K不變，所以濃度相等．

Answer 1

分析 （1）I、CaCO₃ （s）?CO₂ （g）+CaO（s）△H=+178kJ/mol
Ⅱ、SO₂（g）+CaO（s）?CaSO₂（s）△H=-402kJ/mol
Ⅲ、2CaS0₂（s）+0₂（g）+4H₂O（l）=2[CaS0₄•2H₂O]（s）△H=-234.2kJ/mol．
石灰石、二氧化硫、氯氣和水反應(yīng)生成生石膏的反應(yīng)等于Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ得到，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；
（2）A容器保持恒溫恒壓，B容器保持恒溫恒容，C容器保持恒容絶熱，
a．根據(jù)平衡的移動(dòng)方向判斷3個(gè)容器中SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率的大小順序；
b．A容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量等于質(zhì)量和物質(zhì)的量的比值，變量不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)；
c．A、B兩個(gè)容器達(dá)到平衡所用的時(shí)間和反應(yīng)速率有關(guān)；
d．平衡常數(shù)和溫度有關(guān)，平衡常數(shù)不變不能確定是平衡狀態(tài)；
（3）①在T₁溫度下，計(jì)算20-40min內(nèi)SO₂的反應(yīng)速率v（SO₂）=$\frac{△c}{△t}$；
②因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，二氧化硫的含量增大；
③在T₂溫度下，若平衡后將容器的容積壓縮為10L，則新平衡時(shí)SO₂的濃度等于原平衡時(shí)SO₂的濃度，溫度不變，平衡常數(shù)不變．

解答 解：（1）I、CaCO₃ （s）?CO₂ （g）+CaO（s）△H=+178kJ/mol
Ⅱ、SO₂（g）+CaO（s）?CaSO₂（s）△H=-402kJ/mol
Ⅲ、2CaS0₃（s）+0₂（g）+4H₂O（l）=2[CaS0₄•2H₂O]（s）△H=-234.2kJ/mol，石灰石、二氧化硫、氯氣和水反應(yīng)生成生石膏的反應(yīng)2SO₂（g）+2CaS0₃（S）+0₂（g）+4H₂O（l）=2[CaS0₄•2H₂O]（S）等于Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ得到，根據(jù)蓋斯定律，焓變=2×178kJ/mol+2（-402kJ/mol）-234.2kJ/mol=-681.8kJ/mol，
故答案為：2SO₂（g）+2CaS0₃（s）+0₂（g）+4H₂O（l）=2[CaS0₄•2H₂O]（s）△H=-681.8kJ/mol；
（2）a、對于A容器，該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積縮小的反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行氣體體積減小，但要保持恒壓，必須壓縮體積，相當(dāng)與增大壓強(qiáng)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率增大，B容器為恒容，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體體積縮小，二氧化硫轉(zhuǎn)化率相對A要小，C容器恒溫絕熱，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，速率加快，平衡逆向移動(dòng)，相對B二氧化硫的轉(zhuǎn)化率會(huì)小，故a正確；
b、氣體質(zhì)量和物質(zhì)的量均在發(fā)生改變，平均摩爾質(zhì)量不是變量，不能判斷平衡，故b錯(cuò)誤；
c、A容器壓強(qiáng)比B大，故反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所需的時(shí)間A比B短，故C錯(cuò)誤；
d、平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，平衡，故d正確；
故答案為：ad；
（3）①在T₁溫度下，計(jì)算20-40min內(nèi)SO₂的反應(yīng)速率v（SO₂）=[（1052-540）×10-3]÷64÷20÷20=2×10^-5mol/（L•min），故答案為：2×10^-5；
②因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，二氧化硫的含量增大，結(jié)合表格數(shù)據(jù)，T₂時(shí)的含量比T₁時(shí)低，若其它條件都相同，則T₁＜T₂；根據(jù)數(shù)據(jù)的遞變規(guī)律，x＞0.06，故答案為：＜；＞；
③在T₂溫度下，若平衡后將容器的容積壓縮為10L，則新平衡時(shí)SO₂的濃度等于原平衡時(shí)SO₂的濃度，因?yàn)樵摲磻?yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為k=$\frac{1}{c（S{O}_{2}）}$，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以濃度相等，故答案為：=；該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為k=1/c（SO₂），溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以濃度相等．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)反應(yīng)的速率、化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式、化學(xué)平衡的移動(dòng)和反應(yīng)的自發(fā)性等，題目難度中等，注意相關(guān)知識的積累．