Question

硫及其化合物对人类的生产和生活有着重要的作用。

（1）重晶石（BaSO₄）高温煅烧可发生一系列反应，其中部分反应如下：

BaSO₄(s)＋4C(s)=BaS(s)＋4CO(g)   ΔH＝＋571.2kJ·mol^－1

BaS(s)=Ba(s)＋S(s)   ΔH＝＋460kJ·mol^－1

已知：O₂(g)＋2C(s)=2CO(g)   ΔH＝－221kJ·mol^－1，

写出O₂氧化Ba(s)和S(s)至BaSO₄的热化学方程式___________________。

（2）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<0。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上述反应，反应体系总压强随时间的变化如图所示

①与实验a相比，c组改变的实验条件可能是______________，判断的依据是______________________。

②用P₀表示开始时总压强，P表示平衡时总压强，用α表示SO₂的平衡转化率，则α的表达式为______________________。

（3）二氧化硫在一定条件下还可以发生如下反应：

SO₂(g)+NO₂(g)SO₃(g)+NO(g)   ΔH=－42kJ·mol^－1。

在1 L 恒容密闭容器中充入SO₂(g) 和NO₂ (g)，所得实验数据如下：

实验 编号	温度	起始时物质的量/mol	平衡时物质的量/mol
n(SO2)	n(NO2)	n(NO)
甲	T1	0.80	0.20	0.18
乙	T2	0.20	0.80	0.16
丙	T2	0.20	0.30	a

①实验甲中，若2 min 时测得放出的热量是4.2 kJ，则0~2 min时间内，用SO₂ (g)表示的平均反应速率υ(SO₂)＝__________，该温度下的平衡常数为______________。

②实验丙中，达到平衡时，NO₂的转化率为_______________。

③由表中数据可推知，T₁_____T₂（填“＞”“＜”或“＝”），判断的理由是____________________。

Answer

Ba(s)＋S(s)＋2O2(g) = BaSO4(s)  ΔH＝－1473.2kJ•mol－1 升高温度 实验c与a相比，反应速率快，平衡向逆反应方向移动（其他合理答案也给分） 0.05 mol·L－1·min－1 2.613 40% ＜ T1时，该反应的平衡常数K1＝2.613，T2时，该反应的平衡常数K2＝1，该反应正反应为放热反应，所以T1＜T2。（其他合理答案也给分）

【解析】试题分析： (1)根据盖斯定律书写O2氧化Ba(s)和S(s)至BaSO4的热化学方程式； (2)同体积、同物质的量，温度越高压强越大，实验c，反应速率快；根据同温、同体积，压强与物质的量成正比分析；(3) ①根据2 min 时放出的热量是4.2 kJ，可计算消耗SO2的物质的量；根据表格数据，利用三段式计算平衡常数；②乙、丙温度相同，根据平衡常数相同计算丙中NO2的转化率为；根据甲、乙的平衡常数判断T1、T2的大小；

解析：①BaSO4 (s)＋4C(s) = BaS(s)＋4CO (g)   ΔH＝＋571.2 kJ·mol－1

②BaS(s) = Ba(s)＋S(s)   ΔH＝＋460 kJ·mol－1

③O2(g)＋2C(s)=2CO(g)   ΔH＝－221 kJ·mol－1，根据盖斯定律，③×2－①－②得 O2氧化Ba(s)和S(s)至BaSO4的热化学方程式Ba(s)＋S(s)＋2O2(g) = BaSO4(s)  ΔH＝－1473.2kJ•mol－1 ；（2）同体积、同物质的量，温度越高压强越大，根据图示，实验c，反应速率快，平衡向逆反应方向移动；所以c改变的条件是升高温度； ；

，x=3 ，SO2的平衡转化率是（3）÷1×100%=；

(3) 2 min 时放出的热量是4.2 kJ，根据热化学方程式，消耗SO2的物质的量 ；则用SO2 (g)表示的平均反应速率υ(SO2)＝ 0.05 mol·L－1·min－1，

。

甲的平衡常数为 2.613；

乙的平衡常数

乙的平衡常数为 1；

设丙中二氧化硫的转化量为a

乙、丙温度相同，平衡常数相同，

a = 0.12，

二氧化硫的转化率=0.12÷0.2×100%=60%；

③正反应放热，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，甲的平衡常数大于乙的平衡常数，，T1