Question

4．用CaSO₄代替O₂与燃料反应是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，如图1所示．
燃烧器中反应①$\frac{1}{4}$CaSO₄（s）+H₂（g）=$\frac{1}{4}$CaS（s）+H₂O（g）△H₁（主反应）
反应②CaSO₄（s）+H₂（g）=CaO（s）+SO₂（g）+H₂O（g）△H₂（副反应）
再生器中反应：$\frac{1}{2}$CaS（s）+O₂（g）=$\frac{1}{2}$CaSO₄（s）△H₃

（1）气化反应器中发生反应的化学方程式是C+H₂O$\stackrel{高温}{?}$CO+H₂．
（2）燃烧器中SO₂物质的量分数随温度T、压强p （MPa）的变化曲线见图2，从图2中可以得出三条主要规律：
①其他条件不变，温度越高，SO₂含量越高；
②在温度一定时，压强越高，SO₂含量越低；
③其它条件不变时，压强越小，温度对SO₂含量的影响越明显；
由图2，为减少SO₂的排放量，可采取的措施是降低温度，增加压强．
（3）该燃烧技术中可循环的物质除CaSO₄、CaS外，还有水蒸气（写名称）．
（4）欲采用氯化钯（PdCl₂）溶液除去H₂中的CO，完成以下实验装置图3：（注：CO+PdCl₂+H₂O=CO₂+Pd+2HCl）

（5）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其K_sp=2.8×10^-9．现将2.0×10^-4 mol/L的Na₂CO₃溶液与一定浓度的CaCl₂溶液等体积混合生成沉淀，计算应加入CaCl₂溶液的最小浓度为5.6×10^-5mol•L^-1．（保留二位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据图1的流程图可知，气化反应器中反应物为碳和水，生成物为氢气和一氧化碳；
（2）根据图2可知，在温度一定时可比较出SO₂含量与压强的关系，以及在不同压强下，温度对SO₂含量的影响不同；根据图2可知，温度越低，压强越大，SO₂含量越小；
（3）根据图1的流程图可知，该燃烧技术中可循环的物质除CaSO₄、CaS外，还有水；
（4）欲采用氯化钯（PdCl₂）溶液除去H₂中的CO，需要用一个洗气装置，装置中装足量的PdCl₂溶液，据此画图；
（5）Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=1×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）计算沉淀时混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍．

解答 解：（1）根据图1的流程图可知，气化反应器中反应物为碳和水，生成物为氢气和一氧化碳，反应方程式为C+H₂O$\stackrel{高温}{?}$CO+H₂，
故答案为：C+H₂O$\stackrel{高温}{?}$CO+H₂；
（2）根据图2可知，在温度一定时，压强越高，SO₂含量越低；其它条件不变时，压强越小，温度对SO₂含量的影响越明显；根据图2可知，温度越低，压强越大，SO₂含量越小，所以要减少SO₂的排放量，可以降低温度，增加压强，
故答案为：在温度一定时，压强越高，SO₂含量越低；其它条件不变时，压强越小，温度对SO₂含量的影响越明显；降低温度，增加压强；
（3）根据图1的流程图可知，该燃烧技术中可循环的物质除CaSO₄、CaS外，还有水蒸气，
故答案为：水蒸气；
（4）欲采用氯化钯（PdCl₂）溶液除去H₂中的CO，需要用一个洗气装置，装置中装足量的PdCl₂溶液，装置图为，
故答案为：；
（5）Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{1}{2}$×2×10^-4mol/L=1×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=$\frac{2.8×1{0}^{-9}}{1×1{0}^{-4}}$mol/L=2.8×10^-5mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为2×2.8×10^-5mol/L=5.6×10^-5mol/L．
故答案为：5.6×10^-5mol•L^-1．

点评 本题考查了工业流程图、化学平衡的图象、有机物结构、除杂实验等，题目难度中等，试题涉及内容较多，注意基础知识的灵活运用．