Question

煤炭是我国的主要能源之一，与之伴生的二氧化硫（SO₂）和酸雨污染问题较为突出。目前我国采用的控制方法是电厂烟气脱硫。烟气脱硫的原理是利用碱性物质吸收并固定酸性的二氧化硫，主要有如下两种方法：

I、钠碱循环法脱硫技术。

（1）此法是利用Na₂SO₃溶液可脱除烟气中的SO₂。Na₂SO₃可由NaOH溶液吸收SO₂制得，该反应的离子方程式：               。

（2）NaOH溶液吸收SO的过程中，pH随变化关系如下表：

①由上表判断，NaHSO₃溶液显     性，用化学平衡原理解释：     。

②当溶液呈中性时，离子浓度关系正确的是（选填字母）：     。

II、石灰石脱硫法

此法是以石灰石为原料通过系列反应将硫元素以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）   △H=218.4kJ·mol^-1(反应Ⅰ)

CaSO₄(s)+4CO(g）CaS(s）+ 4CO₂(g）          △H₂= -175.6kJ·mol^-1  (反应Ⅱ)

请回答下列问题：

（1）结合反应Ⅰ、Ⅱ写出CaSO₄(s)与CaS(s）的热化学反应方程式                 。

（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数 Kp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Ⅰ的Kp=                     (用表达式表示)。

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

（4）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产生的SO₂生成量的措施有          。

A、向该反应体系中投入生石灰

B、在合适的温度区间内控制较低的反应温度

C、降低CO的初始体积百分数

D、提高反应体系的温度

Answer

Ⅰ（1）SO2+2OH－=SO32-+H2O；

（2）①酸；溶液中存在：HSO3-SO32-+H＋ HSO3-+H2OH2SO3+OH－ 电离程度大于水解程度，故溶液显酸性 ②bc

Ⅱ（1）3CaSO4(s)+CaS(s)4CaO(s)+4SO2(g）△H=+1049.2kJ•mol-1

（2）p（CO2 ）×p(SO2 )/p(CO） （3）B （4）A、B

【解析】

试题分析：Ⅰ（1）SO2 是酸性氧化物，能与碱反应生成盐与水，则NaOH溶液吸收SO2的离子方程式为SO2+2OH－=SO32-+H2O。

（2）①根据表格提供的第三组数据可知，溶液中存在：HSO3-SO32-+H＋ HSO3-+H2OH2SO3+OH－ 两个过程，由于电离程度大于水解程度，所以溶液显酸性，②a.根据上述分析，NaHSO3 溶液显酸性，当溶液呈中性时，一定是NaHSO3 和Na2SO3 的混合物，不符合物料守恒，a项错误；b.NaHSO3因电离显酸性，所以加入少量Na2SO3 溶液即可为中性，所以离子浓度的关系为c(Na＋)>c(HSO3-)>c(SO32->c(H＋)=c(OH－),b项正确；c.符合电荷守恒，c项正确；答案选bc。

Ⅱ（1）利用盖斯定律，（Ⅰ）×4-（Ⅱ）得△H=218.4kJ·mol-1×4+ 175.6kJ·mol-1 =+1049.2kJ•mol-1，

所以热化学方程式为3CaSO4(s)+CaS(s)4CaO(s)+4SO2(g）△H=+1049.2kJ•mol-1。

（2）根据题意可知，反应Ⅰ的Kp= p（CO2 ）×p(SO2 )/p(CO)。

（3）反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，则A、D错误；反应Ⅰ的速率（v1）小于于反应Ⅱ的速率（v2），则反应Ⅰ的活化能较大，则B正确、C错误，答案选B；

（4）A．向该反应体系中投入生石灰，可使更多的二氧化硫转化为硫酸钙，减少二氧化硫的排放，故A正确；B．由反应Ⅰ可知生成二氧化硫的反应为吸热反应，则低温下不利于生成二氧化硫，则应在合适的温度区间内控制较低的反应温度，B项正确；C．由图象可知，降低CO的初始体积百分数，增大了二氧化硫的排放，C项错误；D．提高反应体系的温度，不利于二氧化硫的减少，D项错误。答案选AB。

考点：考查SO2 的吸收与利用，热化学方程式的书写，沉淀溶解平衡的应用等知识。