Question

【题目】NOx、CO、SO2等大气污染气体的处理和利用是世界各国研究的热点问题。

（1）已知：

I.

II. 2NO（g）＋O2（g） 2NO2（g） ΔH1

2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g） ΔH2 =－196.6 kJ·mol-1

① ΔH1 =________________kJ·mol-1。

② 写出NO2气体与SO2气体反应生成SO3气体和NO气体的热化学方程式________。

（2）煤炭燃烧过程中释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。燃烧过程中加入石灰石可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放，该反应的化学方程式是______。

（3）煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。发生的两个相关反应的热化学方程式如下：

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

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

资料：①反应Ⅰ和反应Ⅱ同时发生 ②反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率

请回答下列问题：

① 下列反应过程能量变化示意图正确的是_______________。

② 图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有_________（填字母）。

A. 向该反应体系中投入石灰石

B. 在合适的温度区间内控制较低的反应温度

C. 提高CO的初始体积百分数

D. 提高反应体系的温度

③ 图2表示恒温恒容条件下反应体系中c（SO2）随时间t变化的总趋势图。请从化学反应原理的角度解释c（SO2）先增加后降低的原因_______。

Answer 1

【答案】 －113 NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g） ΔH=－41.8 kJ·mol-1 2CaCO3＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2CO2 C A B C 因为＞，反应Ⅰ较快，先生成大量的SO2，所以SO2浓度先增大；随着反应时间的增长，因为反应Ⅱ的限度大（平衡向正向进行的程度大），消耗CO，使反应Ⅰ的CO浓度降低，反应Ⅰ平衡逆向移动，SO2浓度减小

【解析】（1）①反应热=反应物断键吸收能量减去生成物成键放出能量，据此进行计算。

②根据盖斯定律进行计算。

（2）亚硫酸钙能够被氧气氧化为硫酸钙。

（3）①由图像可知，反应Ⅰ吸热，反应Ⅱ放热。则反应Ⅰ中反应物的总能量低于生成物的总能量，反应Ⅱ中反应物的总能量高于生成物的总能量，反应Ⅰ的速率（）大于反应Ⅱ的速率（），说明反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ的活化能，据此分析。

②降低二氧化硫的生成量，反应向左进行。

③反应Ⅰ较快，先生成大量的SO2，随着反应时间的增长，因为反应Ⅱ的限度大（平衡向正向进行的程度大），消耗CO，使反应Ⅰ的CO浓度降低，反应Ⅰ平衡逆向移动，SO2浓度减小。

（1）①反应热=反应物断键吸收能量减去生成物成键放出能量，ΔH1=2×630+498-2×935.5=－113 kJ·mol-1 ；正确答案：－113。

②已知反应①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH＝196.6 kJ·mol–1，②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH＝113.0 kJ·mol–1，则根据盖斯定律可知（①－②）÷2即得到反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，所以该反应的反应热△H＝(196.6 kJ/mol＋113.0 kJ/mol)÷2＝－41.8kJ/mol；正确答案：NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g） ΔH=－41.8 kJ·mol-1 。

（2）碳酸钙与二氧化硫反应生成亚硫酸酸钙和二氧化碳，亚硫酸钙被氧气氧化为硫酸钙，该反应的化学方程式是：2CaCO3＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2CO2 ；正确答案：2CaCO3＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2CO2 。

（3）①由热化学方程式可知，反应Ⅰ吸热，反应Ⅱ放热。则反应Ⅰ中反应物的总能量低于生成物的总能量，反应Ⅱ中反应物的总能量高于生成物的总能量，因此A、D项错误。又已知反应Ⅰ的速率（）大于反应Ⅱ的速率（），说明反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ的活化能，则B错误，C正确；正确选项C。

②石灰石在高温下会分解生成二氧化碳和碳化钙，由于二氧化碳的生成，使反应I平衡左移，从而降低二氧化硫生成量，也可以理解为降低二氧化硫生成量，即升高硫化钙质量分数，由图分析可得，可采取的措施有在合适的温度区间内控制较低的反应温度以及提高一氧化碳百分数；A B C均正确；正确选项A B C。

③从图像可出c（SO2）先增加后降低，原因是：因为＞，反应Ⅰ较快，先生成大量的SO2，所以SO2浓度先增大；随着反应时间的增长，因为反应Ⅱ的限度大（平衡向正向进行的程度大），消耗CO，使反应Ⅰ的CO浓度降低，反应Ⅰ平衡逆向移动，SO2浓度减小；正确答案：因为＞，反应Ⅰ较快，先生成大量的SO2，所以SO2浓度先增大；随着反应时间的增长，因为反应Ⅱ的限度大（平衡向正向进行的程度大），消耗CO，使反应Ⅰ的CO浓度降低，反应Ⅰ平衡逆向移动，SO2浓度减小。