Question

8．近年来燃煤脱硫技术受到各界科研人员的重视，某脱硫技术涉及如下反应：
I．CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）△H₁=+218.4kJ•mol^-l
Ⅱ．CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g?CaS（s）+3CO₂（g）△H₂=-394.0kJ•mol^-l
（1）若用K₁、K₂分别表示反应I、II的化学平衡常数，则反应$\frac{1}{2}$CaSO₄（s）+2CO（g）?$\frac{1}{2}$CaS（s）+2CO₂（g）的平衡常数K=$（{K}_{1}•{K}_{2}）^{\frac{1}{2}}$（用含K₁、K₂的式子表示）
（2）某温度下在一密闭容器中若只发生反应I，测得数据如下：

t/s	0	10	20	30	50
c（CO）mol/L	3	1.8	1.2	0.9	0.9

前20s 内v（SO₂）=0.09mo1•L^-l•s^-l，平衡时CO的转化率为70%．
（3）某科研小组研究在其它条件不变的情况下，改变起始一氧化碳物质的量，对反应II
CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）的影响，实验结果如图所示（图中T表示温度）：
①比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物SO₂的转化率最高的是c．
②图象中T₂高于T₁（填“高于”、“低于”、“等于”或“无法确定”）判断的理由是反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，二氧化碳含量减小，所以T₂＞T₁．

Answer 1

分析 （1）书写反应的平衡常数表达式计算得到平衡常数关系；
（2）依据化学平衡三段式列式计算，再根据v=$\frac{△c}{△t}$进行计算；转化率=$\frac{消耗量}{起始量}×100%$；
（3）①一氧化碳量的增加，平衡正向进行，二氧化硫的转化率增大；
②反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，二氧化碳含量减小．

解答 解：（1）I．CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）△H₁=+218.4kJ•mol^-l
Ⅱ．CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g?CaS（s）+3CO₂（g）△H₂=-394.0kJ•mol^-l
依据盖斯定律计算$\frac{I+Ⅱ}{2}$得反应$\frac{1}{2}$CaSO₄（s）+2CO（g）?$\frac{1}{2}$CaS（s）+2CO₂（g），
K₁=$\frac{c（C{O}_{2}）c（S{O}_{2}）}{c（CO）}$，K₂=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）c（S{O}_{2}）}$，K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）}$，
计算得到：K₃=$（{K}_{1}•{K}_{2}）^{\frac{1}{2}}$，
故答案为：$（{K}_{1}•{K}_{2}）^{\frac{1}{2}}$；
（2）CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）    3                0        0
变化量（mol/L）   1.8              1.8      1.8
20s量（mol/L）    1.2              1.8     1.8
前20s内v（SO₂）=$\frac{1.8mol/L}{20s}$=0.09mol/L•s；
30s达到平衡状态，平衡时CO的转化率=$\frac{3mol/L-0.9mol/L}{3mol/L}$×100%=70%；
故答案为：0.09，70%；
（3））①依据图象分析，随一氧化碳量的增加，二氧化硫的转化率增大，c点最大；
故答案为：c；
②依据平衡移动原理，反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，二氧化碳含量减小，所以T₂＞T₁，
故答案为：高于；反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，二氧化碳含量减小，所以T₂＞T₁．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、化学反应速率、转化率和平衡常数的计算，题目难度中等．