Question

CaS在环境保护、制备电致发光材料等方面用途非常广泛。回答下列问题：

(1)制取CaS的反应如下：

反应(I)：CaSO₄(s)＋2C(s)CaS(s)＋2CO₂(g)     △H₁

反应(II)：CaCO₃(s)＋H₂S(g)CaS(s)＋H₂O(g)＋CO₂(g)    △H₂=＋165kJ·mol^-1

①若在恒温恒容密闭容器中只发生反应(I)，达到平衡时向容器中通入少量CO₂，则反应再次达到平衡时c(CO₂)将___(填“增大”“减小”或“不变”)。

②已知下列热化学方程式：.

i：S₂(g)＋CaSO₄(s)CaS(g)＋2SO₂(g)    △H=＋240.4kJ·mol^-1

ii：2SO₂(g)＋4CO(g)=S₂(g)＋4CO₂(g)    △H=＋16.0kJ·mol^-1

iii：C(s)＋CO₂(g)=2CO(g)    △H=＋172.5kJ·mol^-1

则反应(I)的△H₁=___kJ·mol^-1。

③反应(II)的△S___(填“>”“<”或“=”)0。若反应(II)在恒温恒容密闭容器中进行，能说明该反应已达到平衡状态的是___(填字母)。

A.v(H₂O)_正=v(CO₂)_正

B.容器中气体总压强不再随时间变化

C.容器中同时存在H₂S(g)、CO₂(g)和H₂O(g)

D.单位时间内断裂H-S键与断裂C=O键数目相等

(2)CaS能被许多物质氧化，有关反应的lgK_p与温度关系如图(K_p为以分压表示的平衡常数；分压=总压×物质的量分数；图中数据由压强单位为kPa得出)。

①属于吸热反应的是___ (填“a”“b”或“c”)。

②相同温度下，反应a、b、c的lgK_p(a)、lgK_p(b)、lgK_p(c)之间满足的关系是lgK_p(c)=___。

③反应c在Q点时：p(SO₂)=___kPa，以浓度表示的平衡常数K_c=___K_p[用R、T表示；已知气体的压强、体积、温度满足pV=nRT(n为气体的物质的量，R为恒量)]。

Answer

不变 +601.4 ＞ BD c 2lgKp(b)-2lgKp(a) 1 (RT)

【解析】

(1)①若在恒温恒容密闭容器中只发生反应(I)，平衡常数K=c2(CO2)，温度不变平衡常数不变；

②根据盖斯定律计算解答；

③反应(II) CaCO3(s)＋H2S(g)CaS(s)＋H2O(g)＋CO2(g)为气体体积增大的反应；

A．v(H2O)正=v(CO2)正都是正反应方向的速率；

B．在恒温恒容条件下，反应(II)为气体体积增大的反应；

C．不论反应是否到平衡，反应一开始，容器中同时存在H2S(g)、CO2(g)和H2O(g)；

D．单位时间内断裂H-S键与断裂C=O键数目相等，说明正逆反应速率相等；

(2)①lgKp越小，平衡常数越小，根据图像，升高温度，lgK减小，平衡常数减小，据此分析解答；

②a：CaS(s)+O2(g)⇌CaSO4(s) Kp(a)

b：CaS(s)+O2(g)⇌CaO(s)+SO2(g) Kp(b)

c：CaSO4(s)+CaS(s) ⇌CaO(s)+SO2(g) Kp(c)

根据盖斯定律c=2(b-a)可得，Kp(c)=()2；

③反应c：CaSO4(s)+CaS(s) ⇌CaO(s)+SO2(g)在Q点时，lgKp(c)=0，Kp(c)=1；以浓度表示的平衡常数Kc=，根据pV=nRT，=c，据此分析解答。

(1)①若在恒温恒容密闭容器中只发生反应(I)，平衡常数K=c2(CO2)，温度不变平衡常数不变，则反应再次达到平衡时c(CO2)将不变；

②已知下列热化学方程式：.

i：S2(g)＋CaSO4(s)CaS(g)＋2SO2(g) △H=＋240.4kJ·mol-1

ii：2SO2(g)＋4CO(g)=S2(g)＋4CO2(g) △H=＋16.0kJ·mol-1

iii：C(s)＋CO2(g)=2CO(g) △H=＋172.5kJ·mol-1

根据盖斯定律，i＋ii＋iii ×2可得：CaSO4(s)＋2C(s)CaS(s)＋2CO2(g) △H1=+601.4 kJ·mol-1；

③反应(II) CaCO3(s)＋H2S(g)CaS(s)＋H2O(g)＋CO2(g)为气体体积增大的反应体系，体系的混乱度增大，则△S＞0；

A．v(H2O)正=v(CO2)正都是正反应方向的速率，不能作为判断反应达到平衡的依据，故A不符合题意；

B．恒温恒容条件下，反应(II)为气体体积增大的反应体系，当容器中气体总压强不再随时间变化时，反应达到平衡状态，故B符合题意；

C．不论反应是否达到平衡状态，只要反应一开始，容器中就同时存在H2S(g)、CO2(g)和H2O(g)，不能作为判断反应达到平衡状态的标志，故C不符合题意；

D．单位时间内断裂H-S键与断裂C=O键数目相等，即消耗1mol H2S的同时也消耗1mol的CO2，即正逆反应速率相等，可说明反应达到平衡状态，故D符合题意；

答案选BD。

(2)①根据图像，随温度升高反应a、b 的lgKp减小，平衡常数减小，说明反应逆向移动，则正反应为放热反应；随温度升高反应c的lgKp增大，平衡常数增大，说明反应正向移动，则正反应为吸热反应；

②a：CaS(s)+O2(g)⇌CaSO4(s) Kp(a)

b：CaS(s)+O2(g)⇌CaO(s)+SO2(g) Kp(b)

c：CaSO4(s)+CaS(s) ⇌CaO(s)+SO2(g) Kp(c)

根据盖斯定律c=2(b-a)可得，Kp(c)=()2；

则lgKp(c)=2lg ()=2lgKp(b)-2lgKp(a)；

③反应c：CaSO4(s)+CaS(s) ⇌CaO(s)+SO2(g)在Q点时，lgKp(c)=0，Kp(c)=1=，则p(SO2)=1kPa；以浓度表示该反应的平衡常数Kc=，根据pV=nRT，=c，则c(SO2)=，则Kc===(RT)，则，Kc=(RT)Kp。