Question

【題目】生產(chǎn)鋇鹽的主要原料是重晶石（BaSO4）。在高溫下，重晶石與石墨存在如下反應(yīng)：

①： BaSO4(s)＋4C(s，石墨) 4CO(g)＋BaS(s) ΔH1=＋571.2 kJ/mol

②： BaSO4(s)＋4CO(g) 4CO2(g)＋BaS(s) ΔH2 =－118.8 kJ/mol

回答下列問題：

（1）反應(yīng)①在一定條件下能夠自發(fā)的原因：_______________；

（2）已知：C(s，石墨)＋O2(g) = CO2(g) ΔH3 =－393.5 kJ/mol；

求 CO 的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH4 = _______kJ/mol；

（3）圖 1 為 1200K下， 恒容密閉容器中重晶石與石墨反應(yīng)時(shí)， c(CO)隨時(shí)間變化曲線圖。 請分析圖 1 曲線 c(CO)在 0－t2 區(qū)間變化的原因：_________________；

（4）圖2為實(shí)驗(yàn)測得不同溫度下， 反應(yīng)體系中初始濃度比與固體中BaS質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線。 分析圖2 曲線， 下列說法正確的有________；

A．提高 BaSO4 的投料量，可提高 BaS 的產(chǎn)率

B．恒溫恒容時(shí)， 當(dāng)混合氣體的密度不變， 反應(yīng)①、②均達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

C．減小初始濃度比，有利于增大 BaSO4 的轉(zhuǎn)化率

D．適當(dāng)升高溫度，反應(yīng)②的平衡左移，對生成 BaS不利

（5）圖1 中， t2 時(shí)刻將容器體積減小為一半， t3 時(shí)刻達(dá)到新的平衡， 請?jiān)趫D 1 中畫出 t2－t3 區(qū)間 c(CO)的變化曲線。________________

（6）工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的 SO2 廢氣可用如圖方法獲得H2SO4。寫出電解的陽極反應(yīng)式_________。

Answer 1

【答案】 反應(yīng)①ΔS>0，ΔH>0，在較高溫度下能自發(fā) -283 反應(yīng)速率①比②大，故開始階段c(CO)增大，后來反應(yīng)②為主，故c(CO)減小 BC Mn2+-2e-+2H2O =MnO2↓+4H+

【解析】①： BaSO4(s)＋4C(s，石墨) 4CO(g)＋BaS(s) ΔH1=＋571.2 kJ/mol 為ΔH1>0,反應(yīng)物均為固態(tài)，生成物有氣態(tài)故反ΔS>0。所以反應(yīng)①ΔS>0，ΔH>0，在較高溫度下能自發(fā)。

②： BaSO4(s)＋4CO(g) 4CO2(g)＋BaS(s) ΔH2 =－118.8 kJ/mol

（2）③C(s，石墨)＋O2(g) = CO2(g) ΔH3 =－393.5 kJ/mol由上述反應(yīng)方程式 ③-

2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol，所以CO 的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH4 =-283 kJ/mol；

（3）BaSO4(s)＋4C(s，石墨) 4CO(g)＋BaS(s) ΔH1=＋571.2 kJ/mol，圖 1 為 1200K下， 恒容密閉容器中重晶石與石墨開始時(shí)都是固體， c(CO)隨時(shí)間變化迅速增大，曲線圖0-t1化學(xué)反應(yīng)速率很快，t1-t2段時(shí)恒容密閉容器中壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，所以c(CO)隨時(shí)間變而減小。圖 1 曲線 c(CO)在 0－t2 區(qū)間變化的原因：反應(yīng)速率①比②大，故開始階段c(CO)增大，后來反應(yīng)②為主，故c(CO)減小 。

A．BaSO4是固體，改變用量不會(huì)影響平衡移動(dòng)，不會(huì)提高 BaS 的產(chǎn)率。故A錯(cuò)； B．①： BaSO4(s)＋4C(s，石墨) 4CO(g)＋BaS(s) ΔH1=＋571.2 kJ/mol ②： BaSO4(s)＋4CO(g) 4CO2(g)＋BaS(s) ΔH2 =－118.8 kJ/mol，恒溫恒容時(shí)， 當(dāng)混合氣體的密度不變， 反應(yīng)①、②均達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故B對；C．CO2(g)和CO(g屬于生成，減小初始濃度比，物，有利于增大 BaSO4 的轉(zhuǎn)化率，故C正確；D．反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，而反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，適當(dāng)升高溫度，對生成 BaS由利，故D錯(cuò)；

（5）圖1 中， t2 時(shí)刻將容器體積減小為一半，壓強(qiáng)迅速增大一倍， t3 時(shí)刻達(dá)到新的平衡，曲線圖為：

（6）SO2 做還原劑，MnO2做氧化劑，做陽極。陽極反應(yīng)式Mn2+-2e-+2H2O =MnO2↓+4H+