Question

煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO₂，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO₄的形式固定，从而降低SO₂的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO₄发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：

CaSO₄(s)+CO(g) CaO(s) + SO₂(g) + CO₂(g)    ΔH₁=218.4kJ·mol^-1(反应Ⅰ)

CaSO₄(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO₂(g)    ΔH₂= -175.6kJ·mol^－1(反应Ⅱ)

请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ能自发进行的条件是            。

（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数K_p时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应Ⅱ的K_p=        (用表达式表示)。

（3）假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v₁)大于反应Ⅱ的速率(v₂)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是             。

（4）通过监测反应体系中气体浓度的变化判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是             。

（5）图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO₂生成量的措施有         。

A．向该反应体系中投入石灰石

B．在合适的温度区间内控制较低的反应温度

C．提高CO的初始体积百分数

D．提高反应体系的温度

（6）恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v₁＞v₂，请在图2中画出反应体系中c(SO₂)随时间t变化的总趋势图。

  

Answer

（1）高温

（2）

（3）C.

（4） 反应I中生成有SO2，监测SO2与CO2的浓度增加量的比不为1:1，可确定发生两个反应。

（5）A、B、C

（6）

【解析】

试题分析：（1）由△G=△H-T△S＜0时自发，△H＞0，则T要大，故选择高温。

（3）反应Ⅰ吸热，产物的能量高于反应物，反应Ⅱ放热，产物的能量低于反应物；反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，反应I的活化能低。

（4） 反应I中生成有SO2，监测SO2与CO2的浓度增加量的比即可确定是否发生两个反应。

（5）向该反应体系中投入石灰石，产生CO2，使反应I逆向进行，可降低该反应体系中SO2生成量，A正确；在合适的温度区间内控制较低的反应温度，图中可以看出最低温度的CaS的含量最高，故B正确、D错误；C．图中可以看出，提高CO的初始体积百分数，可以提高CaS的含量，故正确。

（6） 反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，故SO2增加的快，反应达到平衡快；随着反应II的进行，CO2的浓度不断增大，使反应I平衡逆向移动。

考点：用NA为阿伏加德罗常数的值来表示微粒数目。