Question

【題目】NOx、CO、SO2等大氣污染氣體的處理和利用是世界各國研究的熱點(diǎn)問題。

（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 寫出NO2氣體與SO2氣體反應(yīng)生成SO3氣體和NO氣體的熱化學(xué)方程式________。

（2）煤炭燃燒過程中釋放出大量的SO2，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。燃燒過程中加入石灰石可以把硫元素以CaSO4的形式固定，從而降低SO2的排放，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是______。

（3）煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了脫硫效率。發(fā)生的兩個相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

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

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

資料：①反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ同時發(fā)生 ②反應(yīng)Ⅰ的速率大于反應(yīng)Ⅱ的速率

請回答下列問題：

① 下列反應(yīng)過程能量變化示意圖正確的是_______________。

② 圖1為實(shí)驗(yàn)測得不同溫度下反應(yīng)體系中CO初始體積百分?jǐn)?shù)與平衡時固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線。則降低該反應(yīng)體系中SO2生成量的措施有_________（填字母）。

A. 向該反應(yīng)體系中投入石灰石

B. 在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度

C. 提高CO的初始體積百分?jǐn)?shù)

D. 提高反應(yīng)體系的溫度

③ 圖2表示恒溫恒容條件下反應(yīng)體系中c（SO2）隨時間t變化的總趨勢圖。請從化學(xué)反應(yīng)原理的角度解釋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?yàn)?/span>＞，反應(yīng)Ⅰ較快，先生成大量的SO2，所以SO2濃度先增大；隨著反應(yīng)時間的增長，因?yàn)榉磻?yīng)Ⅱ的限度大（平衡向正向進(jìn)行的程度大），消耗CO，使反應(yīng)Ⅰ的CO濃度降低，反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動，SO2濃度減小

【解析】（1）①反應(yīng)熱=反應(yīng)物斷鍵吸收能量減去生成物成鍵放出能量，據(jù)此進(jìn)行計算。

②根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計算。

（2）亞硫酸鈣能夠被氧氣氧化為硫酸鈣。

（3）①由圖像可知，反應(yīng)Ⅰ吸熱，反應(yīng)Ⅱ放熱。則反應(yīng)Ⅰ中反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，反應(yīng)Ⅱ中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，反應(yīng)Ⅰ的速率（）大于反應(yīng)Ⅱ的速率（），說明反應(yīng)Ⅰ的活化能低于反應(yīng)Ⅱ的活化能，據(jù)此分析。

②降低二氧化硫的生成量，反應(yīng)向左進(jìn)行。

③反應(yīng)Ⅰ較快，先生成大量的SO2，隨著反應(yīng)時間的增長，因?yàn)榉磻?yīng)Ⅱ的限度大（平衡向正向進(jìn)行的程度大），消耗CO，使反應(yīng)Ⅰ的CO濃度降低，反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動，SO2濃度減小。

（1）①反應(yīng)熱=反應(yīng)物斷鍵吸收能量減去生成物成鍵放出能量，ΔH1=2×630+498-2×935.5=－113 kJ·mol-1 ；正確答案：－113。

②已知反應(yīng)①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH＝196.6 kJ·mol–1，②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH＝113.0 kJ·mol–1，則根據(jù)蓋斯定律可知（①－②）÷2即得到反應(yīng)NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝(196.6 kJ/mol＋113.0 kJ/mol)÷2＝－41.8kJ/mol；正確答案：NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g） ΔH=－41.8 kJ·mol-1 。

（2）碳酸鈣與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸酸鈣和二氧化碳，亞硫酸鈣被氧氣氧化為硫酸鈣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2CaCO3＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2CO2 ；正確答案：2CaCO3＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2CO2 。

（3）①由熱化學(xué)方程式可知，反應(yīng)Ⅰ吸熱，反應(yīng)Ⅱ放熱。則反應(yīng)Ⅰ中反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，反應(yīng)Ⅱ中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，因此A、D項錯誤。又已知反應(yīng)Ⅰ的速率（）大于反應(yīng)Ⅱ的速率（），說明反應(yīng)Ⅰ的活化能低于反應(yīng)Ⅱ的活化能，則B錯誤，C正確；正確選項C。

②石灰石在高溫下會分解生成二氧化碳和碳化鈣，由于二氧化碳的生成，使反應(yīng)I平衡左移，從而降低二氧化硫生成量，也可以理解為降低二氧化硫生成量，即升高硫化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)，由圖分析可得，可采取的措施有在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度以及提高一氧化碳百分?jǐn)?shù)；A B C均正確；正確選項A B C。

③從圖像可出c（SO2）先增加后降低，原因是：因?yàn)?/span>＞，反應(yīng)Ⅰ較快，先生成大量的SO2，所以SO2濃度先增大；隨著反應(yīng)時間的增長，因?yàn)榉磻?yīng)Ⅱ的限度大（平衡向正向進(jìn)行的程度大），消耗CO，使反應(yīng)Ⅰ的CO濃度降低，反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動，SO2濃度減小；正確答案：因?yàn)?/span>＞，反應(yīng)Ⅰ較快，先生成大量的SO2，所以SO2濃度先增大；隨著反應(yīng)時間的增長，因?yàn)榉磻?yīng)Ⅱ的限度大（平衡向正向進(jìn)行的程度大），消耗CO，使反應(yīng)Ⅰ的CO濃度降低，反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動，SO2濃度減小。