Question

用CaSO₄代替O₂與燃料CO反應(yīng)，既可提高燃燒效率，又能得到高純CO₂，是一種高效、清潔、經(jīng)濟的新型燃燒技術(shù)。反應(yīng)①為主反應(yīng)，反應(yīng)②和③為副反應(yīng)。

①CaSO₄(s)＋CO(g)CaS(s)＋CO₂(g)　

ΔH₁＝－47.3 kJ·mol^－1

②CaSO₄(s)＋CO(g)CaO(s)＋CO₂(g)＋SO₂(g)　ΔH₂＝＋210.5 kJ·mol^－1

③CO(g)C(s)＋CO₂(g)　ΔH₃＝－86.2 kJ·mol^－1

(1)反應(yīng)2CaSO₄(s)＋7CO(g)CaS(s)＋CaO(s)＋6CO₂(g) ＋C(s)＋SO₂(g)的ΔH＝________(用ΔH₁、ΔH₂和ΔH₃表示)。

(2)反應(yīng)①～③的平衡常數(shù)的對數(shù)lg K隨反應(yīng)溫度T的變化曲線如圖所示。結(jié)合各反應(yīng)的ΔH，歸納lg K～T曲線變化規(guī)律：

a．________；      b．________。

(3)向盛有CaSO₄的真空恒容密閉容器中充入CO，反應(yīng)①于900 ℃達到平衡，c_平衡(CO)＝8.0×10^－5mol·L^－1，計算CO的轉(zhuǎn)化率(忽略副反應(yīng)，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

(4)為減少副產(chǎn)物，獲得更純凈的CO₂，可在初始燃料中適量加入________。

(5)以反應(yīng)①中生成的CaS為原料，在一定條件下經(jīng)原子利用率100%的高溫反應(yīng)，可再生CaSO₄，該反應(yīng)的化學方程式為______________________________________，在一定條件下，CO₂可與對二甲苯反應(yīng)，在其苯環(huán)上引入一個羧基，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為________。

Answer 1

(1)4ΔH₁＋ΔH₂＋2ΔH₃

(2)a.放熱反應(yīng)， lg K隨T增大而減小；吸熱反應(yīng)， lg K隨T增大而增大　b．焓變越大，lgK隨T的變化程度越大

(3)99%　

(4)Ca(ClO)₂(或KClO₃、KMnO₄等氧化性物質(zhì))　

(5)CaS＋2O₂CaSO₄         

[解析] (1)將給定的三個熱化學方程式按照①×4＋②＋③×2相加可得目標方程式，故ΔH＝4ΔH₁＋ΔH₂＋2ΔH₃。

(2)反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，由圖可看出，隨著溫度的升高，放熱反應(yīng)的平衡常數(shù)的對數(shù)在減小，故曲線Ⅰ表示反應(yīng)③，曲線Ⅱ表示反應(yīng)②。

(3)設(shè)開始時c(CO)＝a，轉(zhuǎn)化的c(CO)＝x，則a－x＝8.0×10^－5 mol·L^－1。根據(jù)方程式可知，生成的c(CO₂)＝ x，平衡常數(shù)K＝＝＝ 。由圖示可知，在900 ℃時，lg K＝2，K＝100，則x＝8.0×10^－3 mol·L^－1，故CO的轉(zhuǎn)化率＝×100%≈99%。

(4)由于CO₂氣體中主要含有SO₂氣體，該氣體具有比較強的還原性，故可加入具有氧化性的物質(zhì)來除去，該氧化性的物質(zhì)有Ca(ClO)₂、KClO₃、KMnO₄等。(5)由于要求原子利用率為100%，故反應(yīng)類型屬于化合反應(yīng)，可將CaS在高溫下與O₂反應(yīng)制取CaSO₄，反應(yīng)的方程式為CaS＋2O₂CaSO₄；對二甲苯的結(jié)構(gòu)簡式為

 

苯環(huán)上只有一類氫原子，故在苯環(huán)上引入1個羧基，產(chǎn)物僅有1種，

 

其結(jié)構(gòu)為