Question

【題目】氫氣還原石膏的過程會(huì)發(fā)生多個(gè)反應(yīng),其中主要反應(yīng)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,當(dāng)CaSO4(s)與H2(g)的起始物質(zhì)的量之比為1∶1時(shí),測(cè)得平衡時(shí)物質(zhì)的量如圖所示。

Ⅰ:CaSO4(s)+H2(g)CaO(s)+H2O(g)+SO2(g)　ΔH1>0

Ⅱ:CaSO4(s)+4H2(g)CaS(s)+4H2O(g)　ΔH2<0

Ⅲ:3CaSO4(s)+CaS(s)4CaO(s)+4SO2(g)　ΔH3

回答下列問題:

(1)100 ℃~700 ℃主要發(fā)生反應(yīng)____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

(2)ΔH3=____(用含ΔH1、ΔH2的代數(shù)式表示),ΔH3____(填“>”或“<”)0,反應(yīng)Ⅲ達(dá)到平衡后,升高溫度,平衡____(填“正向”或“逆向”)移動(dòng)。

(3)向某恒溫恒容密閉容器中加入0.3 mol CaSO4和0.1 mol CaS,高溫下若只發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,達(dá)到平衡時(shí)向容器中再充入少量SO2,下列說法正確的是____(填字母)。

A.重新平衡時(shí),容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)增大

B.重新平衡時(shí),CaO的量減少

C.重新平衡時(shí),SO2的濃度不變

D.CaSO4(s)、CaS(s)的質(zhì)量不變

(4)其他條件一定時(shí),H2的流量與石膏的分解率和脫硫率關(guān)系如圖所示。在氣體流量高于242 mL·min-1時(shí),分解率和脫硫率均降低,可能的原因是____(只寫一條)。

(5)已知其中副反應(yīng)之一為2CaSO4(s)2CaO(s)+2SO2(g)+O2(g),在1625 K時(shí),平衡常數(shù)Kp=1.45×10-5 atm3(atm表示大氣壓,≈3.81)。該溫度下,反應(yīng)CaO(s)+SO2(g)+O2(g) CaSO4(s)的K'p=____(保留整數(shù)部分)。

Answer 1

【答案】Ⅱ 4ΔH1-ΔH2 > 正向 BC 生成的SO2在過量H2的作用下又重新生成CaS或CaSO4 262

【解析】

（1）由圖可知，100 ℃~700 ℃反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，水蒸氣和硫化鈣的物質(zhì)的量比為1.0mol：0.25mol=4:1；

（2）由蓋斯定律可知，Ⅰ×4—Ⅱ=Ⅲ，則ΔH3=4ΔH1-ΔH2；由圖可知，升高溫度，生成物二氧化硫和氧化鈣的物質(zhì)的量增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；

（3）由化學(xué)方程式可知，反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡常數(shù)K=c4（SO2），溫度不變，平衡常數(shù)不變，則達(dá)到平衡時(shí)向容器中再充入少量SO2，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，重新平衡時(shí)，容器內(nèi)二氧化硫的濃度和物質(zhì)的量不變，CaSO4(s)的質(zhì)量增大，CaS(s)的質(zhì)量減��；

（4）在氫氣流量高于242 mL·min-1時(shí)，導(dǎo)致氫氣過量，反應(yīng)生成的二氧化硫在過量氫氣的作用下重新生成硫化鈣和硫酸鈣；

（5）反應(yīng)CaO(s)+SO2(g)+O2(g) CaSO4(s)的K'p=。

（1）由圖可知，100 ℃~700 ℃反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，水蒸氣和硫化鈣的物質(zhì)的量比為1.0mol：0.25mol=4:1，由題給化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)可知，主要發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，故答案為：Ⅱ；

（2）由蓋斯定律可知，Ⅰ×4—Ⅱ=Ⅲ，則ΔH3=4ΔH1-ΔH2；由圖可知，升高溫度，生成物二氧化硫和氧化鈣的物質(zhì)的量增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故答案為：4ΔH1-ΔH2；>；正向；

（3）A.由化學(xué)方程式可知，反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡常數(shù)K=c4（SO2），溫度不變，平衡常數(shù)不變，則達(dá)到平衡時(shí)向容器中再充入少量SO2，重新平衡時(shí)，容器內(nèi)二氧化硫的濃度和物質(zhì)的量不變，氣體總壓強(qiáng)不變，故錯(cuò)誤；

B. 達(dá)到平衡時(shí)向容器中再充入少量SO2，生成物濃度增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，重新平衡時(shí)，CaO的量減少，故正確；

C. 由化學(xué)方程式可知，反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡常數(shù)K=c4（SO2），溫度不變，平衡常數(shù)不變，則達(dá)到平衡時(shí)向容器中再充入少量SO2，重新平衡時(shí)，容器內(nèi)二氧化硫的濃度和物質(zhì)的量不變，故正確；

D. 達(dá)到平衡時(shí)向容器中再充入少量SO2，生成物濃度增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，重新平衡時(shí)，CaSO4(s)的質(zhì)量增大，CaS(s)的質(zhì)量減小，故錯(cuò)誤；

BC正確，故答案為：BC；

（4）在氫氣流量高于242 mL·min-1時(shí)，導(dǎo)致氫氣過量，反應(yīng)生成的二氧化硫在過量氫氣的作用下重新生成硫化鈣和硫酸鈣，導(dǎo)致分解率和脫硫率均降低，故答案為：生成的SO2在過量H2的作用下又重新生成CaS或CaSO4；

（5）反應(yīng)CaO(s)+SO2(g)+O2(g) CaSO4(s)的K'p===≈262，故答案為：262。