Question

【題目】用CaSO4代替O2與燃料CO反應(yīng)，既可以提高燃燒效率，又能得到高純CO2，是一種高效、清潔、經(jīng)濟(jì)的新型燃燒技術(shù)，反應(yīng)①為主反應(yīng)，反應(yīng)②和③為副反應(yīng)。

①1/4CaSO4(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO2(g) △H1=－47.3kJ/mol

②CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+ CO2(g)+ SO2(g) △H2=+210.5kJ/mol

③CO(g)1/2C(s)+1/2CO2(g) △H3=-86.2kJ/mol

（1）反應(yīng)2 CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+C(s)+6CO2(g)+SO2(g)的△H= （用△H1△H2△H3表示）。

（2）反應(yīng)①～③的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK隨反應(yīng)溫度T的變化曲線見(jiàn)圖18.結(jié)合各反應(yīng)的△H，歸納lgK～T曲線變化規(guī)律：

a）

b)

（3）向盛有CaSO4的真空恒容容器中充入CO，反應(yīng)①于900 C達(dá)到平衡，c平衡（CO）=8.0×10-5mol·L-1，計(jì)算CO的轉(zhuǎn)化率（忽略副反應(yīng)，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

（4）為減少副產(chǎn)物，獲得更純凈的CO2，可在初始燃料中適量加入 。

（5）以反應(yīng)①中生成的CaS為原料，在一定條件下經(jīng)原子利用率100%的高溫反應(yīng)，可再生成CaSO4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；在一定條件下CO2可與對(duì)二甲苯反應(yīng)，在其苯環(huán)上引入一個(gè)羧基，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。

Answer 1

【答案】（1）4△H1+△H2+2△H3；

（2）a）、放熱反應(yīng)的lgK隨溫度升高而下降； b）、放出或吸收熱量越大的反應(yīng)，其lgK受溫度影響越大；

（3）99%

（4）CO2

（5）CaS+2O2 CaSO4，

【解析】本題的解題要點(diǎn)：首先要理解蓋斯定律的原理，如何運(yùn)用蓋斯定律；其次對(duì)圖像的總結(jié)是開(kāi)放性題目，看待問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)不同，得到的結(jié)論可能不同，盡力與所學(xué)知識(shí)聯(lián)系；轉(zhuǎn)化率的計(jì)算不是本題的難點(diǎn)；從氣體的類別上分析，運(yùn)用平衡的觀點(diǎn)解決（4）的問(wèn)題；對(duì)于化學(xué)方程式的書(shū)寫，注意題目所給信息，判斷出反應(yīng)物、產(chǎn)物，再結(jié)合質(zhì)量守恒定律寫出其他物質(zhì)并配平即可。最后物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的判斷需注意是否存在同分異構(gòu)現(xiàn)象，分析苯環(huán)的等效氫的種類，寫出其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。

（1）根據(jù)蓋斯定律可得2 CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+C(s)+6CO2(g)+SO2(g)的△H=①×4+②+③×2=4△H1+△H2+2△H3；

（2）由圖像及反應(yīng)的△H可知，a）、反應(yīng)①③是放熱反應(yīng)，隨溫度升高，lgK降低；反應(yīng)②是吸熱反應(yīng)，隨溫度升高，lgK增大；b）、從圖像上看出反應(yīng)②、③的曲線較陡，說(shuō)明放出或吸收熱量越大的反應(yīng)，其lgK受溫度影響越大；

（3）由圖可知，反應(yīng)①于900 C的lgK=2，則K=100， c平衡（CO）=8.0×10-5mol·L-1，平衡時(shí)c平衡（CO2）=100×8.0×10-5mol·L-1=8.0×10-3mol·L-1，根據(jù)反應(yīng)1/4CaSO4(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO2(g)可知，消耗CO的濃度是8.0×10-3mol·L-1，則開(kāi)始時(shí)c（CO）=8.0×10-5mol·L-1+8.0×10-3mol·L-1=8.08×10-3mol·L-1，所以CO的轉(zhuǎn)化率為8.0×10-3mol·L-1/8.08×10-3mol·L-1×100%=99%，；

（4）根據(jù)方程式可知，二氧化碳中含有氣體雜質(zhì)SO2，可在CO中加入適量的CO2，抑制二氧化硫的產(chǎn)生；

（5）CaS轉(zhuǎn)化為CaSO4，從元素守恒的角度分析，CaS與氧氣發(fā)生化合反應(yīng)，原子的利用率100%，生成CaSO4，化學(xué)方程式為CaS+2O2 CaSO4，CO2與對(duì)二甲苯發(fā)生反應(yīng)，所得產(chǎn)物中含有羧基，因?yàn)楸江h(huán)的氫原子只有1種，所以產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式只有1種為。