題目內容

【題目】氫氣還原石膏的過程會發生多個反應,其中主要反應為、、Ⅲ,CaSO4(s)H2(g)的起始物質的量之比為11,測得平衡時物質的量如圖所示。

Ⅰ:CaSO4(s)+H2(g)CaO(s)+H2O(g)+SO2(g) ΔH1>0

Ⅱ:CaSO4(s)+4H2(g)CaS(s)+4H2O(g) ΔH2<0

Ⅲ:3CaSO4(s)+CaS(s)4CaO(s)+4SO2(g) ΔH3

回答下列問題:

(1)100 ℃~700 ℃主要發生反應____(“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”)。

(2)ΔH3=____(用含ΔH1、ΔH2的代數式表示),ΔH3____(“>”“<”)0,反應達到平衡后,升高溫度,平衡____(正向逆向”)移動。

(3)向某恒溫恒容密閉容器中加入0.3 mol CaSO40.1 mol CaS,高溫下若只發生反應Ⅲ,達到平衡時向容器中再充入少量SO2,下列說法正確的是____(填字母)。

A.重新平衡時,容器內氣體總壓強增大

B.重新平衡時,CaO的量減少

C.重新平衡時,SO2的濃度不變

D.CaSO4(s)、CaS(s)的質量不變

(4)其他條件一定時,H2的流量與石膏的分解率和脫硫率關系如圖所示。在氣體流量高于242 mL·min-1,分解率和脫硫率均降低,可能的原因是____(只寫一條)。

(5)已知其中副反應之一為2CaSO4(s)2CaO(s)+2SO2(g)+O2(g),1625 K,平衡常數Kp=1.45×10-5 atm3(atm表示大氣壓,≈3.81)。該溫度下,反應CaO(s)+SO2(g)+O2(g) CaSO4(s)K'p=____(保留整數部分)。

【答案】 4ΔH1-ΔH2 > 正向 BC 生成的SO2在過量H2的作用下又重新生成CaSCaSO4 262

【解析】

1)由圖可知,100 ~700 ℃反應達到平衡時,水蒸氣和硫化鈣的物質的量比為1.0mol0.25mol=4:1;

2)由蓋斯定律可知,Ⅰ×4—Ⅱ=Ⅲ,則ΔH3=4ΔH1-ΔH2;由圖可知,升高溫度,生成物二氧化硫和氧化鈣的物質的量增大,說明平衡向正反應方向移動;

3)由化學方程式可知,反應Ⅲ的化學平衡常數K=c4SO2),溫度不變,平衡常數不變,則達到平衡時向容器中再充入少量SO2,平衡向逆反應方向移動,重新平衡時,容器內二氧化硫的濃度和物質的量不變,CaSO4(s)的質量增大,CaS(s)的質量減;

4)在氫氣流量高于242 mL·min-1時,導致氫氣過量,反應生成的二氧化硫在過量氫氣的作用下重新生成硫化鈣和硫酸鈣;

5)反應CaO(s)+SO2(g)+O2(g) CaSO4(s)K'p=。

1)由圖可知,100 ~700 ℃反應達到平衡時,水蒸氣和硫化鈣的物質的量比為1.0mol0.25mol=4:1,由題給化學方程式的化學計量數可知,主要發生反應Ⅱ,故答案為:Ⅱ;

2)由蓋斯定律可知,Ⅰ×4—Ⅱ=Ⅲ,則ΔH3=4ΔH1-ΔH2;由圖可知,升高溫度,生成物二氧化硫和氧化鈣的物質的量增大,說明平衡向正反應方向移動,該反應為吸熱反應,故答案為:4ΔH1-ΔH2;>;正向;

3A.由化學方程式可知,反應Ⅲ的化學平衡常數K=c4SO2),溫度不變,平衡常數不變,則達到平衡時向容器中再充入少量SO2,重新平衡時,容器內二氧化硫的濃度和物質的量不變,氣體總壓強不變,故錯誤;

B. 達到平衡時向容器中再充入少量SO2,生成物濃度增大,平衡向逆反應方向移動,重新平衡時,CaO的量減少,故正確;

C. 由化學方程式可知,反應Ⅲ的化學平衡常數K=c4SO2),溫度不變,平衡常數不變,則達到平衡時向容器中再充入少量SO2,重新平衡時,容器內二氧化硫的濃度和物質的量不變,故正確;

D. 達到平衡時向容器中再充入少量SO2,生成物濃度增大,平衡向逆反應方向移動,重新平衡時,CaSO4(s)的質量增大,CaS(s)的質量減小,故錯誤;

BC正確,故答案為:BC;

4)在氫氣流量高于242 mL·min-1時,導致氫氣過量,反應生成的二氧化硫在過量氫氣的作用下重新生成硫化鈣和硫酸鈣,導致分解率和脫硫率均降低,故答案為:生成的SO2在過量H2的作用下又重新生成CaSCaSO4;

5)反應CaO(s)+SO2(g)+O2(g) CaSO4(s)K'p===262,故答案為:262。

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