Question

【題目】燃煤會產生CO2、CO、SO2等大氣污染物。燃煤脫硫的相關反應的熱化學方程式如下：

CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1 =+281.4kJ/mol (反應Ⅰ)

1/4CaSO4(s)+CO(g) 1/4CaS(s) + CO2(g) ΔH2 = -43.6kJ/mol (反應Ⅱ)

（1）計算反應CaO(s) + 3CO(g ) + SO2(g) CaS(s) +3 CO2(g) ΔH=____________。

（2）一定溫度下，向某恒容密閉容器中加入CaSO4(s)和1molCO，若只發生反應I，下列能說明該反應已達到平衡狀態的是_____________（填序號）

a．容器內的壓強不發生變化 b．υ正(CO)＝υ正(CO2)

c．容器內氣體的密度不發生變化 d．n（CO）+n（CO2）=1mol

（3）一定溫度下，體積為1L容器中加入CaSO4(s)和1molCO，若只發生反應II，測得CO2的物質的量隨時間變化如下圖中曲線A所示。

①在0~2min內的平均反應速率v（CO）=____________。

②曲線B表示過程與曲線A相比改變的反應條件可能為____________答出一條即可）。

③若要提高反應體系中CO2的體積分數，可采取的措施為__________________。

（4）一定溫度下，向恒容密閉容器中加入CaSO4(s)和1molCO，下列能說明反應I和反應II同時發生的是________________（填代號）。

a.反應后氣體能使品紅褪色

b.反應過程中，CO的體積分數逐漸減小

c.反應體系達平衡前，SO2和CO2兩種氣體的濃度之比隨時間發生變化

d.體系壓強逐漸增大

（5）煙道氣中的SO2和CO2均是酸性氧化物，也可用氫氧化鈉溶液吸收。

已知：25℃時，碳酸和亞硫酸的電離平衡常數分別為：

碳酸 K1＝4.3×10-7 K2＝5.6×10－11

亞硫酸K1＝1.5×10－2 K2＝1.0×10－7

①下列事實中，不能比較碳酸與亞硫酸的酸性強弱的是__________（填標號）。

a.25℃下，飽和碳酸溶液pH大于飽和亞硫酸溶液pH

b．25℃下，等濃度的NaHCO3溶液pH大于NaHSO3溶液

c．將SO2氣體通入NaHCO3溶液，逸出氣體通入澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁

d．將CO2氣體通入NaHSO3溶液，逸出氣體通入品紅溶液，品紅溶液不褪色

②25℃時，氫氧化鈉溶液吸收煙道氣，得到pH=6的吸收液，該溶液中c（SO32-）：c（HSO3-）=___________。

③H 2SO3溶液和NaHCO3溶液反應的主要離子方程式為____________________________。

Answer 1

【答案】 -455.8kJ/mol ac 0.45mol/(Lmin) 加入催化劑（或增大壓強） 降低溫度 c ac 1：10 H 2SO3+HCO3-=H SO3-+CO2↑+H2O

【解析】（1）根據蓋斯定律：反應Ⅱ×4-反應Ⅰ，整理可得：CaO(s) + 3CO(g ) + SO2(g) CaS(s) +3 CO2(g) ΔH=-455.8kJ/mol；正確答案：-455.8kJ/mol。

（2）反應Ⅰ：CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1 =+281.4kJ/mol；該反應為反應前后體積有變化的反應，因此當容器內的壓強不發生變化時，可以判定反應已達到平衡狀態，a正確；反應速率之比和化學計量系數成正比，兩種物質的反應速率方向同向，不能說明反應已達到平衡狀態，b錯誤；反應后氣體的質量增加，容器的體積不變，因此容器內氣體的密度不發生變化，可以說明反應已達到平衡狀態，c 正確； n（CO）+n（CO2）=1mol僅僅表示碳原子的總量守恒，不能判定反應已達到平衡狀態，d錯誤；正確選項ac。

（3）①1/4CaSO4(s)+CO(g) 1/4CaS(s) + CO2(g) ΔH2 = -43.6kJ/mol (反應Ⅱ)；根據圖像可知，反應進行到2min時，生成n（CO2）=0.9mol，根據方程式中物質間的反應關系可知，消耗n（CO）=0.9mol，在0~2min內的平均反應速率v（CO）=0.9/1×2=0.45mol/(Lmin)；正確答案：0.45mol/(Lmin)。

②通過曲線變化可知，曲線B所用時間縮短，速率加快，但是平衡不發生移動，而該反應為反應前后體積不變的反應，因此可以通過加入催化劑或增大壓強的方法均可實現上述變化；正確答案：加入催化劑（或增大壓強）。

③該反應為放熱反應，降低溫度，平衡右移， CO2的體積分數增大，而增大壓強，平衡不一定，CO2的體積分數不變；正確答案：降低溫度。

（4）CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1 =+281.4kJ/mol (反應Ⅰ) ；1/4CaSO4(s)+CO(g) 1/4CaS(s) + CO2(g) ΔH2 = -43.6kJ/mol (反應Ⅱ)；SO2能夠使品紅褪色，反應后氣體能使品紅褪色，只能說明反應Ⅰ發生，a錯誤；兩個反應過程均消耗CO，反應過程中，CO的體積分數逐漸減小，無法判定反應I和反應II是否同時發生，b錯誤；反應Ⅰ中產生SO2與CO2為1:1，當發生反應II時，又有CO2氣體生成，因此反應體系達平衡前，SO2和CO2兩種氣體的濃度之比隨時間發生變化，可以說明反應I和反應II同時發生，c正確；反應I為氣體的量增加反應，體系壓強逐漸增大，而反應II氣體的量不發生變化，體系壓強不變，因此不能說明反應I和反應II同時發生，d錯誤；正確選項c。

（5）①二氧化硫和二氧化碳的溶解度不同,導致其飽和溶液濃度不同,即使其電離程度相等,其溶液的pH也不等,所以不能據此判斷酸性強弱,A正確；同溫下,等濃度的亞硫酸氫鈉和碳酸氫鈉溶液,碳酸氫鈉溶液的堿性強,說明碳酸氫根離子水解程度大于亞硫酸氫根離子,則亞硫酸的酸性大于碳酸, b錯誤；二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁,加入的二氧化硫過量,所以不能確定哪種氣體使澄清石灰水變渾濁,則不能證明兩種酸的強弱, c正確；品紅溶液不褪色，說明沒有二氧化硫氣體產生，碳酸不能制備亞硫酸，從而說明亞硫酸酸性大于碳酸酸性，d錯誤；正確選項ac。

②氫氧化鈉溶液吸收煙道氣二氧化硫，生成亞硫酸鈉溶液，水解平衡常數為（HSO3-）×c(H+)/c（SO32-）=KW/K2,,已知pH=6的吸收液，c(H+)=10-6mol/L，c（SO32-）/c（HSO3-）= c(H+)×K2/ KW=10-6×1.0×10－7/10-14=10-1=1:10；正確答案：1:10。

③根據電離平衡常數可知酸性：H 2SO3>H 2CO3> H SO3-> HCO3-，所以H 2SO3溶液和NaHCO3溶液反應生成亞硫酸氫鈉和二氧化碳氣體，離子方程式為H 2SO3+HCO3-=H SO3-+CO2↑+H2O；正確答案：H 2SO3+HCO3-=H SO3-+CO2↑+H2O。