Question

【題目】為了保護(hù)環(huán)境，科學(xué)家們著力研究大氣污染物的治理。

（1）治理含CO、SO2的煙道氣以Fe2O3做催化劑，將CO、SO2在380℃時(shí)轉(zhuǎn)化為S和一種無(wú)毒氣體。已知：①硫的熔點(diǎn)：112.8℃、沸點(diǎn)：444.6℃；于反應(yīng)每得到mol硫，放出 270kJ的熱量。寫(xiě)出該治理煙道氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式____________________________________；其他條件相同、催化劑不同時(shí)，上述反應(yīng)中SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示，不考慮催化劑價(jià)格因素，生產(chǎn)中選Fe2O3做催化劑的主要原因是 ____________________________________；

（2）在450℃，并有V2O5的催化劑存在下SO2能轉(zhuǎn)化為SO3：2SO2(g)+O2 (g)2SO3(g) △H= -190kJ·mol -1；已知單質(zhì)硫的燃燒熱為296kJ·mol -1，則 S(s)+O2(g)SO3(g) △H=___kJ·mol -1 。在銅的作用下完成工業(yè)尾氣中SO2的部分催化氧化，所發(fā)生反應(yīng)為：2SO2+2nCu+(n+1)O2+(2-2n)H2O =2nCuSO4 +(2-2n)H2SO4 從環(huán)境保護(hù)的角度看,催化脫硫的意義為__________；每吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 LSO2，被SO2還原的O2的質(zhì)量為__________g。

（3）在一個(gè)固定容積為5L的密閉容器中充0.20molSO2和0.10molO2，在450℃并有催化劑條件下，半分鐘后達(dá)到平衡，測(cè)得容器中含SO30.10 mol，則V(O2)=______(mol·L -1·min -1 )；放出的熱量為_(kāi)_____kJ；該溫度下的平衡常數(shù)為_(kāi)_______；若繼續(xù)通入0.20 molSO2和0.10mol O2，則再次平衡時(shí)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率________(選填“變大”、“變小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】（1）2CO(g)+SO2(g) =S(l)+2CO2(g) △H = -270kJ·mol -1 Fe2O3作催化劑，在相對(duì)較低溫度下，單位時(shí)間內(nèi)獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率，能耗小 （2）-391 防止酸雨的發(fā)生 8.0

（3）0.02 9.5 100 變大

【解析】

試題分析：（1）先根據(jù)題意寫(xiě)出反應(yīng)的方程式(并標(biāo)注各物質(zhì)的狀態(tài))：2CO(g)+SO2(g) =S(l)+2CO2(g)，根據(jù)每得到1mol硫，反應(yīng)放出270kJ 的熱量。得反應(yīng)熱△H = -270kJ·mol -1。據(jù)此可寫(xiě)出該熱化學(xué)方程式：據(jù)圖可知，Fe2O3作催化劑，在相對(duì)較低溫度下，單位時(shí)間內(nèi)獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率，能耗小。催化脫硫能減少二氧化硫的排放，減少酸雨產(chǎn)生的可能性。（2）根據(jù)題意兩個(gè)熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律。將“1式×1/2+2式”得：相應(yīng)的熱化學(xué)方程中的△H=-391kJ·mol-1。根據(jù)關(guān)系式：2SO2~4e-~O2，可計(jì)算出消耗氧氣的量。（3）根據(jù)二氧化硫與氧氣反應(yīng)關(guān)系和容器體積，可計(jì)算出V(O2)== 0.02mol·L -1·min -1；由2SO2 (g)+O2(g )2SO3(g) △H=-190kJ·mol-1，當(dāng)有0.1 molSO3生成時(shí)，放出熱量190×1/2=9.5kJ；各物質(zhì)的平衡濃度c(SO2)= 0.02mol·L -1，c(O 2 )=0.01mol·L -1，c (SO3) = 0.02mol·L-1，該溫下平衡常數(shù)K ==100。 其它條件不變下，反應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量按比例加倍，這種情況相當(dāng)于加壓，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率變大。