Question

【题目】燃煤会产生CO2、CO、SO2等大气污染物。燃煤脱硫的相关反应的热化学方程式如下：

CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1 =+281.4kJ/mol (反应Ⅰ)

1/4CaSO4(s)+CO(g) 1/4CaS(s) + CO2(g) ΔH2 = -43.6kJ/mol (反应Ⅱ)

（1）计算反应CaO(s) + 3CO(g ) + SO2(g) CaS(s) +3 CO2(g) ΔH=____________。

（2）一定温度下，向某恒容密闭容器中加入CaSO4(s)和1molCO，若只发生反应I，下列能说明该反应已达到平衡状态的是_____________（填序号）

a．容器内的压强不发生变化 b．υ正(CO)＝υ正(CO2)

c．容器内气体的密度不发生变化 d．n（CO）+n（CO2）=1mol

（3）一定温度下，体积为1L容器中加入CaSO4(s)和1molCO，若只发生反应II，测得CO2的物质的量随时间变化如下图中曲线A所示。

①在0~2min内的平均反应速率v（CO）=____________。

②曲线B表示过程与曲线A相比改变的反应条件可能为____________答出一条即可）。

③若要提高反应体系中CO2的体积分数，可采取的措施为__________________。

（4）一定温度下，向恒容密闭容器中加入CaSO4(s)和1molCO，下列能说明反应I和反应II同时发生的是________________（填代号）。

a.反应后气体能使品红褪色

b.反应过程中，CO的体积分数逐渐减小

c.反应体系达平衡前，SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化

d.体系压强逐渐增大

（5）烟道气中的SO2和CO2均是酸性氧化物，也可用氢氧化钠溶液吸收。

已知：25℃时，碳酸和亚硫酸的电离平衡常数分别为：

碳酸 K1＝4.3×10-7 K2＝5.6×10－11

亚硫酸K1＝1.5×10－2 K2＝1.0×10－7

①下列事实中，不能比较碳酸与亚硫酸的酸性强弱的是__________（填标号）。

a.25℃下，饱和碳酸溶液pH大于饱和亚硫酸溶液pH

b．25℃下，等浓度的NaHCO3溶液pH大于NaHSO3溶液

c．将SO2气体通入NaHCO3溶液，逸出气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊

d．将CO2气体通入NaHSO3溶液，逸出气体通入品红溶液，品红溶液不褪色

②25℃时，氢氧化钠溶液吸收烟道气，得到pH=6的吸收液，该溶液中c（SO32-）：c（HSO3-）=___________。

③H 2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的主要离子方程式为____________________________。

Answer 1

【答案】 -455.8kJ/mol ac 0.45mol/(Lmin) 加入催化剂（或增大压强） 降低温度 c ac 1：10 H 2SO3+HCO3-=H SO3-+CO2↑+H2O

【解析】（1）根据盖斯定律：反应Ⅱ×4-反应Ⅰ，整理可得：CaO(s) + 3CO(g ) + SO2(g) CaS(s) +3 CO2(g) ΔH=-455.8kJ/mol；正确答案：-455.8kJ/mol。

（2）反应Ⅰ：CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1 =+281.4kJ/mol；该反应为反应前后体积有变化的反应，因此当容器内的压强不发生变化时，可以判定反应已达到平衡状态，a正确；反应速率之比和化学计量系数成正比，两种物质的反应速率方向同向，不能说明反应已达到平衡状态，b错误；反应后气体的质量增加，容器的体积不变，因此容器内气体的密度不发生变化，可以说明反应已达到平衡状态，c 正确； n（CO）+n（CO2）=1mol仅仅表示碳原子的总量守恒，不能判定反应已达到平衡状态，d错误；正确选项ac。

（3）①1/4CaSO4(s)+CO(g) 1/4CaS(s) + CO2(g) ΔH2 = -43.6kJ/mol (反应Ⅱ)；根据图像可知，反应进行到2min时，生成n（CO2）=0.9mol，根据方程式中物质间的反应关系可知，消耗n（CO）=0.9mol，在0~2min内的平均反应速率v（CO）=0.9/1×2=0.45mol/(Lmin)；正确答案：0.45mol/(Lmin)。

②通过曲线变化可知，曲线B所用时间缩短，速率加快，但是平衡不发生移动，而该反应为反应前后体积不变的反应，因此可以通过加入催化剂或增大压强的方法均可实现上述变化；正确答案：加入催化剂（或增大压强）。

③该反应为放热反应，降低温度，平衡右移， CO2的体积分数增大，而增大压强，平衡不一定，CO2的体积分数不变；正确答案：降低温度。

（4）CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1 =+281.4kJ/mol (反应Ⅰ) ；1/4CaSO4(s)+CO(g) 1/4CaS(s) + CO2(g) ΔH2 = -43.6kJ/mol (反应Ⅱ)；SO2能够使品红褪色，反应后气体能使品红褪色，只能说明反应Ⅰ发生，a错误；两个反应过程均消耗CO，反应过程中，CO的体积分数逐渐减小，无法判定反应I和反应II是否同时发生，b错误；反应Ⅰ中产生SO2与CO2为1:1，当发生反应II时，又有CO2气体生成，因此反应体系达平衡前，SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化，可以说明反应I和反应II同时发生，c正确；反应I为气体的量增加反应，体系压强逐渐增大，而反应II气体的量不发生变化，体系压强不变，因此不能说明反应I和反应II同时发生，d错误；正确选项c。

（5）①二氧化硫和二氧化碳的溶解度不同,导致其饱和溶液浓度不同,即使其电离程度相等,其溶液的pH也不等,所以不能据此判断酸性强弱,A正确；同温下,等浓度的亚硫酸氢钠和碳酸氢钠溶液,碳酸氢钠溶液的碱性强,说明碳酸氢根离子水解程度大于亚硫酸氢根离子,则亚硫酸的酸性大于碳酸, b错误；二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,加入的二氧化硫过量,所以不能确定哪种气体使澄清石灰水变浑浊,则不能证明两种酸的强弱, c正确；品红溶液不褪色，说明没有二氧化硫气体产生，碳酸不能制备亚硫酸，从而说明亚硫酸酸性大于碳酸酸性，d错误；正确选项ac。

②氢氧化钠溶液吸收烟道气二氧化硫，生成亚硫酸钠溶液，水解平衡常数为（HSO3-）×c(H+)/c（SO32-）=KW/K2,,已知pH=6的吸收液，c(H+)=10-6mol/L，c（SO32-）/c（HSO3-）= c(H+)×K2/ KW=10-6×1.0×10－7/10-14=10-1=1:10；正确答案：1:10。

③根据电离平衡常数可知酸性：H 2SO3>H 2CO3> H SO3-> HCO3-，所以H 2SO3溶液和NaHCO3溶液反应生成亚硫酸氢钠和二氧化碳气体，离子方程式为H 2SO3+HCO3-=H SO3-+CO2↑+H2O；正确答案：H 2SO3+HCO3-=H SO3-+CO2↑+H2O。