Question

【题目】煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：

CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=+218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)

CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2= -175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)

请回答下列问题：

（1）假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是_____________。

（2）通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是 ______________。

（3）在温度、容积相同且不变的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如图二(已知2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g) △H=196.6kJ·mol－1)

A．2c1______c3 B．a＋b______196.6 C．2p2______p3 D．α1＋α3______1（填>，=，<）

（4） “亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。室温条件下，将烟气通入氨水溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图三所示。

请写出a点时n(HSO3-)：n(H2SO3)=______，b点时溶液pH=7，则n(NH4+)：n(HSO3-)=___。

（5）催化氧化法去除NO，一定条件下，用NH3消除NO污染，其反应原理为4NH3+6NO5N2+ 6H2O。不同温度条件下，n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为4：l、3：l、1：3时，得到NO脱除率曲线如图四所示：

①曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是______。

② 曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为_____mg/(m3·s)。

（6）已知Ksp(BaSO4)=1×10-10，Ksp(BaCO3)=2．5×10-9，向0.4mol/LNa2SO4的溶液中加入足量BaCO3粉末（忽略体积变化），充分搅拌，发生反应SO (aq)＋BaCO3 (s) BaSO4 (s)＋CO (aq) 静置后沉淀转化达到平衡。此时溶液中的c(SO)＝________mol·L－1(小数点后两位).

Answer 1

【答案】 D 有无二氧化硫可知反应I是否发生，如c(CO2)=c(SO2)，则反应II未发生，如c(CO2)>c(SO2)，则反应同时发生 < = > < 1:1 3:1 1：3 1.5×10-4 0.02 mol·L－1

【解析】试题分析：（1）某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，说明反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ；反应Ⅰ吸热、反应Ⅱ放热；（2）若没有二氧化硫，则反应I未发生；若c(CO2)=c(SO2)，则反应II未发生；若c(CO2)>c(SO2)，则反应同时发生；(3)根据一边倒的原则，甲乙为等效平衡；丙的投料为甲、乙的2倍；（4）根据图示，a点c(HSO3-)、c(H2SO3)相等；b点时溶液c(HSO3-)= c(SO32-)，c(H+)= c(OH-)，根据电荷守恒，c(HSO3-)+ 2c(SO32-)+ c(OH-)=c(NH4+)+ c(H+)；（5）①NH3比例越大，NO转化率越大；②曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3，从A点到B点NO的转化率由55%到75%，NO浓度变化为1.2×10-4mg/m3；（6）发生反应SO (aq)＋BaCO3 (s) BaSO4 (s)＋CO (aq) 静置后沉淀转化达到平衡， 。

解析：（1）某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，说明反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ；反应Ⅰ吸热、反应Ⅱ放热，故选D。（2）若没有二氧化硫，则反应I未发生；若c(CO2)=c(SO2)，则反应II未发生；若c(CO2)>c(SO2)，则反应同时发生；所以通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生。(3)根据一边倒的原则，丙的投料为甲的2倍，可以假设丙体积为甲的2倍，甲、丙为等效平衡，转化率的和为1，平衡时丙中SO3的物质的量是甲的2倍，平衡后缩小丙的体积与甲相同，丙平衡向生成SO3的方向移动，丙中SO3的转化率减小，转化率的和小于1，即α1＋α3<1，丙SO3的浓度大于甲的2倍，即2c1<c3 ；根据一边倒的原则，甲乙为等效平衡，甲由正方向建立平衡，乙由逆方向建立平衡，所以a＋b=196.6；丙的投料为乙的2倍，可以假设丙体积为甲的2倍，乙、丙为等效平衡，平衡时丙中气体的物质的量是乙的2倍，平衡后缩小丙的体积与乙相同，丙平衡向生成SO3的方向移动，丙SO3的浓度大于甲的2倍，所以2p2>p3；（4）根据图示，a点c(HSO3-)、c(H2SO3)相等，所以a点时n(HSO3-)：n(H2SO3)=1:1；b点时溶液c(HSO3-)= c(SO32-)，c(H+)= c(OH-)，根据电荷守恒，c(HSO3-)+ 2c(SO32-)+ c(OH-)=c(NH4+)+ c(H+)，所以c(NH4+)=3 c(HSO3-)，n(NH4+)：n(HSO3-)=3:1；（5）①NH3比例越大，NO转化率越大，曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是1:3；②曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3，从A点到B点NO的转化率由55%到75%，NO浓度变化为1.2×10-4mg/m3， 1.5×10-4 mg/(m3·s)； （6）设反应后c(SO)＝xmol·L－1，则消耗c(SO)＝（0.4-x）mol·L－1，生成c(CO)=（0.4-x）mol·L－1；SO (aq)＋BaCO3 (s) BaSO4 (s)＋CO (aq) 静置后沉淀转化达到平衡， ，解得x=0.02 mol·L－1。