Question

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：2CO(g)+SO₂(g)2CO₂(g)+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=-566kJ/mol，

②S(l)+O2(g)=SO2(g)△H2=-296kJ/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=-566kJ/mol-(-296kJ/mol)=-270kJ/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=0.6mol/L，所以前25min的反应速率v(CO)==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=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)==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压强变化分别为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=。

【考点定位】考查盖斯定律及其应用、化学平衡的影响因素和计算

【名师点晴】盖斯定律是指化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的；即化学反应热只与其反应的始态和终态有关，而与具体反应进行的途径无关；盖斯定律的基本使用方法：①写出目标方程式；②确定“过渡物质”(要消去的物质)；③用消元法逐一消去“过渡物质”，平时要多练习，才能熟能生巧。化学平衡图像题的解题技巧：①紧扣特征，弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热，体积增大、减小还是不变，有无固体、纯液体物质参与反应等。②先拐先平，在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。③定一议二，当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。④三步分析法，一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。