Question

（14分）一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：

2CO（g）+SO₂（g）2CO₂（g）+S（l）△H

（1）已知2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ/mol

S（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ/mol

则反应热△H= ___________kJ/mol；

（2）一定温度下，向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO₂，在催化剂作用下发生反应生成CO₂(g)和S(l)。

①若反应进行到25min时测得CO₂的体积分数为0.5。则前25min的反应速率v(CO)=_____；

②若反应进行到40min时反应达到平衡状态，此时测得容器中气体的密度比反应前减少了12.8g/L，则CO的物质的量浓度c(CO)=____________；化学平衡常数K=________；

（3）若向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO₂，反应在不同条件下进行反应：CO₂(g)和S(l)。反应体系总压强随时间的变化如图所示。

①图中三组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(CO)由大到小的次序为_________(填实验序号)；与实验a相比，c组改变的实验条件可能是__________；

②用P₀表示开始时总压强，P表示平衡时总压强，用α表示CO的平衡转化率，则α的表达式为____。

Answer

（1）—270 （2）①0.024mol/(L·min) ②0.2mol/L；160

（3）①b＞c＞a；升高温度；②

【解析】

试题分析：（1）已知①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H1=-566 kJ/mol，②S（l）+O2（g）=SO2（g）△H2=-296 kJ/mol，则根据盖斯定律可知①-②即得到反应2CO（g）+SO2（g）2CO2（g）+S（l）的焓变△H=-566 kJ/mol -（-296 kJ/mol）=-270 kJ/mol；

（2）①设25min时生成二氧化碳的物质的量是xmol，则根据方程式2CO（g）+SO2（g）2CO2（g）+S（l）可知消耗CO和二氧化硫的物质的量分别是xmol和0.5xmol，剩余CO和二氧化硫的物质的量分别是(2—x)mol、(1—0.5x)mol；反应进行到25min时测得二氧化碳的体积分数为0.5，则x÷(2—x+1—0.5x+x)=0.5，解得x=1.2，因此消耗CO的浓度是1.2mol÷2L=0.6mol/L，所以前25min的反应速率v(CO)=0.6mol/L÷25min＝0.024mol/(L·min)；

②反应进行到40min时反应达到平衡状态，此时测得容器中气体的密度比反应前减少了12.8g/L，这说明气体的质量减少了12.8g/L×2L=25.6g，即生成S的质量是25.6g，物质的量是25.6g÷32g/mol=0.8mol，因此根据方程式可知消耗CO和二氧化硫的物质的量分别是1.6mol、0.8mol，生成二氧化碳是1.6mol，则CO的物质的量浓度c(CO)=(2mol-1.6mol)÷2L=0.2mol/L；二氧化硫和二氧化碳的浓度分别是0.1mol/L和0.8mol/L，又因为化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则化学平衡常数K==160；

（3）①由于恒温恒容下，压强之比等于气体物质的量之比，故相同时间内压强变化量越大，反应速率越快，由图可知，从开始到平衡时a、b、c压强分别为40kPa、40kPa、35kPa，所用时间分别为60min、40min、45min，每分钟内压强平均变化分别为2Pa/3、Pa、7Pa/9，故反应速率b＞c＞a；a、c相比c组的反应速率加快，平衡时c的压强变化相对较小，说明与a相比，平衡逆向移动，说明是温度升高：

②用α表示CO的平衡转化率，则参加反应CO为2αmol，根据方程式可知消耗二氧化硫是αmol，生成二氧化碳是2αmol，所以根据相同温度体积下，压强之比等于其物质的量之比，故3:(2-2α+1-α+2α) =P0:P，解得α=。

考点：考查盖斯定律、外界条件对平衡状态的影响及平衡状态的计算