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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
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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,降低了脱硫效率.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-1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g)⇌CaS(s)+4CO2(g)△H2=-175.6kJ•mol-1(反应Ⅱ)
请回答下列问题:
(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),则反应Ⅱ的Kp=___(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甲正确的是___.

(4)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是___.
(5)图乙1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.

CaSO4(s)+CO(g)⇌CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H1=+218.4kJ•mol-1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g)⇌CaS(s)+4CO2(g)△H2=-175.6kJ•mol-1(反应Ⅱ)
请回答下列问题:
(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),则反应Ⅱ的Kp=___(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甲正确的是___.

(4)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是___.
(5)图乙1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.

▼优质解答
答案和解析
(1)反应Ⅰ吸热,则△H>0,由方程式可知气体增多,则△S>0,反应能自发进行,应满足△G=△H-T•△S<0,则应在较高温度下进行,故答案为:高温;
(2)由题意可知,反应Ⅱ的Kp=
,故答案为:
;
(3)反应Ⅰ为吸热反应,反应Ⅱ为放热反应,则A、D错误;反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则反应Ⅱ的活化能较大,则B错误、C正确,
故答案为:C;
(4)反应Ⅰ生成SO2和CO2,反应Ⅱ只生成CO2,如同时发生,则两种气体的浓度比随时间会发生变化,
故答案为:如果气体中SO2和CO2浓度之比随时间变化,则两个反应同时进行;
(5)A.向该反应体系中投入石灰石,可使更多的二氧化硫转化为硫酸钙,减少二氧化硫的排放,故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,则应在合适的温度区间内控制较低的反应温度,故B正确;
C.由图象可知,提高CO的初始体积百分数,增大CaS的质量分数,减少二氧化硫的排放,故C正确;
D.提高反应体系的温度,不利于二氧化硫的减少,故D错误.
故答案为:ABC;
(6)反应Ⅰ和Ⅱ同时发生,且v1>v2,所以刚开始生成二氧化硫速率快,随着反应2进行,生成二氧化碳越来越多,促使第一个反应平衡向左移动,导致二氧化硫的量降低,直到达到平衡不变.则图象应为
,
故答案为:
.
(2)由题意可知,反应Ⅱ的Kp=
p4(CO2) |
p4(CO) |
p4(CO2) |
p4(CO) |
(3)反应Ⅰ为吸热反应,反应Ⅱ为放热反应,则A、D错误;反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则反应Ⅱ的活化能较大,则B错误、C正确,
故答案为:C;
(4)反应Ⅰ生成SO2和CO2,反应Ⅱ只生成CO2,如同时发生,则两种气体的浓度比随时间会发生变化,
故答案为:如果气体中SO2和CO2浓度之比随时间变化,则两个反应同时进行;
(5)A.向该反应体系中投入石灰石,可使更多的二氧化硫转化为硫酸钙,减少二氧化硫的排放,故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,则应在合适的温度区间内控制较低的反应温度,故B正确;
C.由图象可知,提高CO的初始体积百分数,增大CaS的质量分数,减少二氧化硫的排放,故C正确;
D.提高反应体系的温度,不利于二氧化硫的减少,故D错误.
故答案为:ABC;
(6)反应Ⅰ和Ⅱ同时发生,且v1>v2,所以刚开始生成二氧化硫速率快,随着反应2进行,生成二氧化碳越来越多,促使第一个反应平衡向左移动,导致二氧化硫的量降低,直到达到平衡不变.则图象应为

故答案为:

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