Question

【题目】煤是重要能源。燃煤会释放SO2、CO等有毒气体。消除有毒气体的研究和实践从未停止。完成下列填空：

I.用CaSO4消除CO。CaSO4和CO可发生如下两个反应：

反应①：CaSO4（s）+4CO（g）CaS（s）+4CO2（g）+175.6kJ

反应②：CaSO4（s）+4CO（g）CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）—218.4kJ

(1)写出反应①的平衡常数表达式：_____________；一定条件下的密闭容器中，两反应均达平衡后，若使反应①K的减小，需要改变的反应条件是______________，则反应②的K___________（选填编号）、反应①的v(CO2)正__________（选填编号）。

a. 增大 b. 减小 c. 不变 d. 无法判断

（2）补全下图中反应②的能量变化示意图_______________（即，注明生成物能量的大致位置及反应热效应数值）

（3）下图是不同温度下，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。写出两种降低SO2生成量的措施___________________________________。

II. Fe2(SO4)3溶液可除去煤中以黄铁矿（FeS2）形式存在的硫元素，反应如下：8H2O + FeS2+ 7Fe2(SO4)3→15FeSO4+ 8H2SO4

(4)标出电子转移的数目和方向________；还原产物是_______。

(5)检验上述反应中Fe2(SO4)3是否消耗完的实验方案：___________________________。

(6)该方法的优点之一是Fe2(SO4)3易再生。向反应后的溶液中通入___________，就能达到使Fe2(SO4)3再生的目的，方便且价廉。

Answer 1

【答案】 升高温度 a a 调节CO初始体积百分数为左右、控制温度在左右等 取上层清液，滴加几滴KSCN溶液，若无明显现象，则已消耗完，若溶液变红则没消耗完 空气

【解析】

(1)根据平衡常数定义写出反应①的平衡常数k的表达式；反应①正向是放热反应，反应②正向是吸热反应，升高温度，反应①平衡逆向移动、反应②平衡正向移动；

(2)反度②正向是吸热反应，反应热△H=+218.4kJ/mol；

(3)降低SO2生成量，就是控制条件使反应②发生的可能性减小或加入过量CaO将SO2吸收；由图象可知温度在950℃左右时CaS质量百分数最大、CO初始体积百分数为4.0%左右时CaS质量百分数最大，SO2生成量最小；

(4)反应中2个-1价S原子被氧化生成2个H2SO4分子，失去14个电子，同时14个+3价Fe3+得到14个电子生成Fe2+，所以FeSO4是还原产物，据此标出电子转移的数目和方向；

(5)反应中Fe2(SO4)3是否消耗完只需要检验溶液中是否含有Fe3+，所以取上层清液滴加KSCN溶液，根据颜色变化判断；

(6) FeSO4有还原性，使FeSO4转化为Fe2(SO4)3方便且价廉的试剂是空气。

（1）反应①化学平衡常数K为c4(CO2)/c4(CO)；反应①为放热反应，升高温度，反应速率增大，平衡逆向移动，化学平衡常数K减小；反应②为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，化学平衡常数K增大，故答案为：c4(CO2)/c4(CO)；升高温度；a；a；

（2）反应②为吸热反应，△H=+218.4kJ/mol，反应物总能量小于生成物总能量，则能量变化图示为：，故答案为：；

（3）由图象可知温度在950℃左右时CaS质量百分数最大、CO初始体积百分数为4.0%左右时CaS质量百分数最大，即反应①的限度小、反应②的限度大，SO2的生成量最小；或将反应②生成的SO2吸收掉，以降低SO2生成量，故答案为：调节CO初始体积百分数为4.0%左右，控制反应温度在950℃左右，加入过量CaO等；

（4）由方程式可知，反应中S元素化合价升高，FeS2被氧化，Fe元素化合价降低，Fe2(SO4)3被还原，FeSO4是还原产物，反应中得失电子数目为14，故答案为：；FeSO4；

（5）若Fe2(SO4)3被消耗完，溶液中应该不存在Fe3+离子，检验Fe3+离子可以用KSCN检验，实验方案为：即取上层清液，滴加几滴KSCN溶液，若无明显现象，则Fe2(SO4)3已消耗完，若溶液变红则没消耗完，故答案为：取上层清液，滴加几滴KSCN溶液，若无明显现象，则Fe2(SO4)3已消耗完，若溶液变红则没消耗完；

（6）FeSO4有还原性，空气中氧气可以将FeSO4氧化生成Fe2(SO4)3，该方法方便且价廉，故答案为：空气。