Question

【题目】煤是重要的化石燃料和化工原料，有关煤的综合利用得到广泛深入的研究。其中煤的气化是煤的综合利用的重要途径。

煤的催化气化生成CO,主要反应为①C(s)+CO2(g)2CO(g)△H

碱金属催化剂显示出了优越的催化性能。Mckee和Chatterji在1975年提出了由碱金属的氧化还原循环的氧传递机理：

②K2CO3(s)+2C(s)2K(g)+3CO(g) △H1=+899.4kJ/mol

③2K(g)+CO2(g)K2O(s)+CO(g) △H2=-98.4k/mol

④K2O(s)+CO2(g)K2CO3(s) △H3=-456.0kJ/mol

(1)△H=_____________。

(2)在2L的密闭容器中投入3molC和3molCO2,在催化剂的作用下发生反应①，平衡时CO的气体体积分数φ(CO)随温度和压强的变化曲线如图1所示，根据图像回答问题：

①若在温度为900℃,压强为P的条件下，经过10min反应达到平衡，则0～10min内的反应速率v(CO)为_____________。

②该可逆反应达到平衡状态的标志是_____________ (填字母)

A．v(CO)正=2v(CO2)逆 B．CO2和CO的浓度之比为1∶2

C．容器内的总压强不再随时间而变化 D．混合气体的密度不再随时间而变化

③图中压强的大小顺序_______________，判断理由是_______________。

④可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算，也可以用平衡分压代替平衡浓度计算(分压=总压×物质的量分数)。反应①在图中A点的总压强为1MPa,则A点的平衡常数Kp=_____________。

(3)化石燃料燃烧易造成污染，“湿式吸收法”利用吸收剂与SO2发生反应从而达到燃料脱硫的目的。下列适合作该法吸收剂的是___________(填序号)。

A．氨水 B．Na2SO4溶液 C．Na2CO3溶液 D．NaHSO4溶液

Answer 1

【答案】 +172.5kJ/mol 0.2mol/(L·min) A、C、D p1<p2<p3<p4 理由：该反应的正反应方向是气体体积增大的方向，增大压强平衡向逆反应方向进行，CO的气体体积分数减少 3.2MPa A、C

【解析】（1）②K2CO3(s)+2C(s)2K(g)+3CO(g) △H1=+899.4kJ/mol

③2K(g)+CO2(g)K2O(s)+CO(g) △H2=-98.4k/mol

④K2O(s)+CO2(g)K2CO3(s) △H3=-456.0kJ/mol

（②+③+④）/2 得目标反应C(s)+CO2(g)2CO(g) 所以△H =（△H1+△H2+ △H3）/2 = +172.5kJ/mol.答案：+172.5kJ/mol。

(2) C(s) + CO2(g) 2CO(g)

初始量 3mol 3molCO2 0

变化量 X X 2X

平衡量 3-X 3-X 2X

由图像可知温度为900℃,时CO(g)气体的体积分数为80所以2X/(3-x+2x)x100=80

X=2mol，0～10min内的反应速率v(CO)为2mol/(2Lx10min)= 0.2mol/(L·min).答案：0.2mol/(L·min)。

②A．v(CO)正=2v(CO2)逆 因为C(s)+CO2(g)2CO(g) 所以A可以判断达到平衡的依据， B．CO2和CO的浓度之比为1∶2，不能作为判断平衡的依据；C．容器内的总压强不再随时间而变化，因两边计量数不等，所以 C可以作为判断平衡的依据； D．混合气体的密度不再随时间而变化，因为反应物有固体参加，所以D能作为判断平衡的依据；答案：A C D。

③C(s)+CO2(g)2CO(g) △H =+172.5kJ/mol.为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，正反应是气体体积增加方向，所以压强的大小顺序p1<p2<p3<p4 。判断理由是该反应的正反应方向是气体体积增大的方向，增大压强平衡向逆反应方向进行，CO的气体体积分数减少 。

④A点CO的体积分数为80，反应体系中的总压强为1MPa,CO的分压=总压×物质的量分数=0.8 MPa A点的平衡常数Kp=（0.8 MPa）2/(1-0.8) MPa= 3.2MPa.答案：3.2MPa。

(3) A．氨水可以和SO2反应,,故a正确;B B．Na2SO4溶液 D．NaHSO4溶液与SO2不反应，故B D不行；二氧化硫与亚硫酸钠溶液反应生成亚硫酸氢钠,反应方程式为:═,故C正确;;因此，本题正确答案是:A、B、C。