Question

【題目】煤是重要的化石燃料和化工原料，有關煤的綜合利用得到廣泛深入的研究。其中煤的氣化是煤的綜合利用的重要途徑。

煤的催化氣化生成CO,主要反應為①C(s)+CO2(g)2CO(g)△H

堿金屬催化劑顯示出了優(yōu)越的催化性能。Mckee和Chatterji在1975年提出了由堿金屬的氧化還原循環(huán)的氧傳遞機理：

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的密閉容器中投入3molC和3molCO2,在催化劑的作用下發(fā)生反應①，平衡時CO的氣體體積分數(shù)φ(CO)隨溫度和壓強的變化曲線如圖1所示，根據(jù)圖像回答問題：

①若在溫度為900℃,壓強為P的條件下，經過10min反應達到平衡，則0～10min內的反應速率v(CO)為_____________。

②該可逆反應達到平衡狀態(tài)的標志是_____________ (填字母)

A．v(CO)正=2v(CO2)逆 B．CO2和CO的濃度之比為1∶2

C．容器內的總壓強不再隨時間而變化 D．混合氣體的密度不再隨時間而變化

③圖中壓強的大小順序_______________，判斷理由是_______________。

④可逆反應的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算，也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算(分壓=總壓×物質的量分數(shù))。反應①在圖中A點的總壓強為1MPa,則A點的平衡常數(shù)Kp=_____________。

(3)化石燃料燃燒易造成污染，“濕式吸收法”利用吸收劑與SO2發(fā)生反應從而達到燃料脫硫的目的。下列適合作該法吸收劑的是___________(填序號)。

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：該反應的正反應方向是氣體體積增大的方向，增大壓強平衡向逆反應方向進行，CO的氣體體積分數(shù)減少 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 得目標反應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

變化量 X X 2X

平衡量 3-X 3-X 2X

由圖像可知溫度為900℃,時CO(g)氣體的體積分數(shù)為80所以2X/(3-x+2x)x100=80

X=2mol，0～10min內的反應速率v(CO)為2mol/(2Lx10min)= 0.2mol/(L·min).答案：0.2mol/(L·min)。

②A．v(CO)正=2v(CO2)逆 因為C(s)+CO2(g)2CO(g) 所以A可以判斷達到平衡的依據(jù)， B．CO2和CO的濃度之比為1∶2，不能作為判斷平衡的依據(jù)；C．容器內的總壓強不再隨時間而變化，因兩邊計量數(shù)不等，所以 C可以作為判斷平衡的依據(jù)； D．混合氣體的密度不再隨時間而變化，因為反應物有固體參加，所以D能作為判斷平衡的依據(jù)；答案：A C D。

③C(s)+CO2(g)2CO(g) △H =+172.5kJ/mol.為吸熱反應，溫度升高，平衡正向移動，正反應是氣體體積增加方向，所以壓強的大小順序p1<p2<p3<p4 。判斷理由是該反應的正反應方向是氣體體積增大的方向，增大壓強平衡向逆反應方向進行，CO的氣體體積分數(shù)減少 。

④A點CO的體積分數(shù)為80，反應體系中的總壓強為1MPa,CO的分壓=總壓×物質的量分數(shù)=0.8 MPa A點的平衡常數(shù)Kp=（0.8 MPa）2/(1-0.8) MPa= 3.2MPa.答案：3.2MPa。

(3) A．氨水可以和SO2反應,,故a正確;B B．Na2SO4溶液 D．NaHSO4溶液與SO2不反應，故B D不行；二氧化硫與亞硫酸鈉溶液反應生成亞硫酸氫鈉,反應方程式為:═,故C正確;;因此，本題正確答案是:A、B、C。