Question

为了保护环境，科学家们着力研究大气污染物的治理。

（1）治理含CO、SO₂的烟道气以Fe₂O₃做催化剂，将CO、SO₂在380℃时转化为S和一种无毒气体。已知：①硫的熔点：112.8℃、沸点：444.6℃；于反应每得到mol硫，放出 270kJ的热量。写出该治理烟道气反应的热化学方程式____________________________________；其他条件相同、催化剂不同时，上述反应中SO₂的转化率随反应温度的变化如图所示，不考虑催化剂价格因素，生产中选Fe₂O₃做催化剂的主要原因是 ____________________________________；

（2）在450℃，并有V₂O₅的催化剂存在下SO2能转化为SO₃：2SO₂(g)+O₂ (g)2SO₃(g)  △H= -190kJ·mol ^-1；已知单质硫的燃烧热为296kJ·mol ^-1，则 S(s)+O₂(g)SO₃(g)  △H=___kJ·mol ^-1 。在铜的作用下完成工业尾气中SO₂的部分催化氧化，所发生反应为：2SO₂+2nCu+(n+1)O₂+(2-2n)H₂O =2nCuSO₄ +(2-2n)H₂SO₄   从环境保护的角度看,催化脱硫的意义为__________；每吸收标准状况下11.2 LSO₂，被SO₂还原的O₂的质量为__________g。

（3）在一个固定容积为5L的密闭容器中充0.20molSO₂和0.10molO₂，在450℃并有催化剂条件下，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO₃0.10 mol，则V(O₂)=______(mol·L ^-1·min ^-1 )；放出的热量为______kJ；该温度下的平衡常数为________；若继续通入0.20 molSO₂和0.10mol O₂，则再次平衡时，二氧化硫的转化率________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。

Answer

（1）2CO(g)+SO2(g) =S(l)+2CO2(g) △H = -270kJ·mol -1 Fe2O3作催化剂，在相对较低温度下，单位时间内获得较高的SO2转化率，能耗小 （2）-391 防止酸雨的发生 8.0

（3）0.02 9.5 100 变大

【解析】

试题分析：（1）先根据题意写出反应的方程式(并标注各物质的状态)：2CO(g)+SO2(g) =S(l)+2CO2(g)，根据每得到1mol硫，反应放出270kJ 的热量。得反应热△H = -270kJ·mol -1。据此可写出该热化学方程式：据图可知，Fe2O3作催化剂，在相对较低温度下，单位时间内获得较高的SO2转化率，能耗小。催化脱硫能减少二氧化硫的排放，减少酸雨产生的可能性。（2）根据题意两个热化学方程式，利用盖斯定律。将“1式×1/2+2式”得：相应的热化学方程中的△H=-391kJ·mol-1。根据关系式：2SO2~4e-~O2，可计算出消耗氧气的量。（3）根据二氧化硫与氧气反应关系和容器体积，可计算出V(O2)== 0.02mol·L -1·min -1；由2SO2 (g)+O2(g )2SO3(g) △H=-190kJ·mol-1，当有0.1 molSO3生成时，放出热量190×1/2=9.5kJ；各物质的平衡浓度c(SO2)= 0.02mol·L -1，c(O 2 )=0.01mol·L -1，c (SO3) = 0.02mol·L-1，该温下平衡常数K ==100。 其它条件不变下，反应物质的物质的量按比例加倍，这种情况相当于加压，平衡向正反应方向进行,二氧化硫的转化率变大。

考点：环境保护与防治，涉及氧化还原反应、反应速率及热化学方程式、化学平衡状态的判断、转化率计算等。