Question

煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO₂，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO₄的形式固定，从而降低SO₂的排放。但是煤炭燃烧过程中产生 的CO又会与CaSO₄发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：

CaSO₄(s)+CO(g)CaO(s)+SO₂(g)+CO₂(g)    △H₁=+218.4kJ/mol(反应I)

CaSO₄(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO₂(g)    △H₂=-175.6kJ•mol^-l(反应II)

请冋答下列问题：

（1）反应I能够自发进行的条件是____________。

（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数K_p时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应II的K_p=___________ (用表达式表示)。

（3）假设某温度下，反应I的速率(v₁)大于反应II的速率(v₂)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是______________。

（4）通过监测反应体系中气体浓度的变化判断反应I和II是否同时发生，理由是___________。

（5）图I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__________。

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

（6）恒温恒容条件下，假设反应I和II同时发生，且v₁>v₂，请在图2中画出反应体系中c(SO₂)

随时间t变化的总趋势图。

Answer

（1）较高温度下 （2）P4(CO2)/P4(CO)（3）C （4）有无二氧化硫可知反应I是否发生，如c(CO2)=c(SO2)，则反应II未发生，如c(CO2)>c(SO2)，则反应同时发生 （5）ABC

（6）

【解析】

试题分析：（1）反应Ⅰ吸热，则△H＞0，由方程式可知△S＞0，反应能自发进行，应满足△G=△H－T•△S＜0，因此应在较高温度下进行，即选择高温。

（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则根据反应的化学方程式可知，反应Ⅱ的Kp＝P4(CO2)/P4(CO)。

（3）反应Ⅰ为吸热反应，产物的能量高于反应物，反应Ⅱ为放热反应，产物的能量低于反应物，则A、D错误；由方程式可知反应Ⅱ气体较多，则活化能较大，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则B错误、C正确，答案选C。

（4）反应Ⅰ生成SO2，反应Ⅱ只生成CO2，如同时发生，则两种气体的浓度比变化，据此可以确定是否发生两个反应。即如c(CO2)=c(SO2)，则反应II未发生，如c(CO2)>c(SO2)，则反应同时发生。

（5）A、向该反应体系中投入石灰石，产生CO2，使反应I逆向进行，可使更多的二氧化硫转化为硫酸钙，减少二氧化硫的排放，A正确；B、由反应Ⅰ可知生成二氧化硫的反应为吸热反应，则低温下不利于生成二氧化硫，图中可以看出温度最低时的CaS的含量最高，则应在合适的温度区间内控制较低的反应温度，B正确；C、由图像可知，提高CO的初始体积百分数，可以增大CaS的质量分数，减少二氧化硫的排放，C正确；D、提高反应体系的温度，不利于二氧化硫的减少，D错误，答案选ABC。

（6）反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，故SO2增加的快，反应达到平衡的快；随着反应II的进行，CO2的浓度不断增大，使反应I平衡逆向移动，SO2浓度又逐渐降低。则图像应为。

【考点定位】本题主要是考查反应自发性、平衡常数、外界条件对反应速率和平衡状态的影响以及图像分析、反应热与焓变等。

【名师点晴】本题属于化学反应原理的应用方面的考查，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，该类试题考查的较为综合，涉及面广，知识点的多，意在考查学生对基础知识的理解以及灵活应用基础知识解决实际问题的能力。该题的难点是用压强表示平衡常数及图像识别与作图，注意解题方法、规律的总结和积累。注意化学平衡图像题的解题技巧：（1）紧扣特征，弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热，体积增大、减小还是不变，有无固体、纯液体物质参与反应等。（2）先拐先平，在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。（3）定一议二，当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。（4）三步分析法，一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。