Question

15．工业上可以利用反应I所示原理降低污染气体的排放，并回收燃煤痼气中的硫．
反应Ⅰ2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（1）△H₁  
（1）已知：反应Ⅱ2CO₂（g）?2CO（g）+O₂（g）△H₂=+566.0kJ•mol^-1
反应ⅢS（1）+O₂（g）?SO₂（g）△H₃=-296.0kJ•mol^-1则△H₁=-270KJ•mol^-1．
（2）T℃时，起始将0.100mol CO（g）和0.120mol S0₂（g）充人2L恒容密闭容器中，发生反应Ⅰ，各物质的物质的量随时间变化如下表所示．

时间/min 物质的量/mol 物质	0	2	4	6	8	10
CO（g）	0.100	0.070	0.050	0.044	0.040	0.040
SO2（g）	0.120	0.105	0.095	0.092	0.090	0.090

①下列事实能说明该反应达到化学平衡状态的是AC   （填选项字母）．
A．容器内压强不再改变    B．每消耗2mol C0₂，同时生成2mol CO
C．气体密度不再改变    D．v正（ S0₂）=2v逆（C0₂）
②0～2min内，用CO表示的该反应的平均速率v（CO）=-7.5×10^-3mol?L^-1?min^-1；平衡时，S0₂的转化率为25%．
③t℃时，反应I的平衡常数K=50．
④t℃时，若将上述气体充人起始容积为2L的恒压密闭容器中，反应达到平衡时，S0₂的转化率与原平衡相比增大．（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）L（L₁、L₂），X可分别代表压强或温度．如图表示t一定时，反应Ⅱ中CO（g）的体积分数随x的变化关系．
①X代表的物理量为压强．
②判断L₁、L₂的大小关系，并简述理由：L₁＞L₂（或T₁＞T₂），该反应正向为吸热反应，压强一定时，温度升高，反应向正向移动，CO的体积分数增大．

Answer 1

分析 （1）①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ•mol^-1
②S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0KJ•mol^-1
将方程式①×2-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g），利用盖斯定律计算△H₁；
（2）①根据（1）中的反应2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（1）可知，该反应为气体体积减小的放热反应，且气体质量不守恒，所以可以根据反应前后容器内的压强、密度以及正逆反应速率的关系判断反应是否处于平衡状态；
②根据$v=\frac{△c}{△t}$计算反应速率；S0₂的平衡转化率=$\frac{已转化的物质的量}{起始物质的量}$×100%；
③利用三段式计算，根据题中相关数据可知8分钟后达到平衡，据此计算得各物质的浓度
              2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（1）
起始（mol/L）0.05      0.06      0        0 
转化（mol/L） 0.03     0.015     0.03    
平衡（mol/L） 0.02     0.045     0.03
根据K=$\frac{{c}^{2}（CO{\;}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（SO{\;}_{2}）}$计算；
④由于该反应是气体体积减小的反应，所以恒压过程达到平衡时的压强比恒容过程达到平衡时的压强大，根据压强对平衡的影响判断；
（3）①、由图可知，X越大，CO（g）的体积分数越低；
②、由N₂（g）+3H₂（g）?3NH₃（g）△H＜0，升高温度，CO（g）的体积分数增大；

解答 解：（1）①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ•mol^-1
②S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0KJ•mol^-1
将方程式①×2-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H₁=（-283.0KJ•mol^-1）×2-（-296.0KJ•mol^-1）=-270KJ•mol^-1，
所以其热化学反应方程式为：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H₁=-270KJ•mol^-1，
故答案为：-270KJ•mol^-1；
（2）①根据（1）中的反应2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（1）可知，
A．该反应为气体体积减小的反应，所以容器内压强不再改变，则说明反应处于平衡状态，故A正确；
B．每消耗2mol C0₂，同时生成2mol CO，都是指的逆反应速率大小，无法判断正逆反应速率是否相等，故B错误；
C．恒容密闭容器中，该反应气体质量不守恒，所以气体密度不再改变，说明反应处于平衡状态，故C正确；   
 D．根据反应速率之比等于计量数之比可知，v正（ S0₂）=2v逆（C0₂），说明正逆反应速率 不相等，故D错误；
故选AC；
②根据$v=\frac{△c}{△t}$可知，0～2min内，用CO表示的该反应的平均速率v（CO）=$\frac{\frac{0.1mol-0.07mol}{2L}}{2min}$=7.5×10^-3mol?L^-1?min^-1；平衡时，S0₂的转化率=$\frac{0.12-0.09}{0.12}$×100%=25%，
故答案为：7.5×10^-3mol?L^-1?min^-1；25%；
③利用三段式计算，根据题中相关数据可知8分钟后达到平衡，据此计算得各物质的浓度
              2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（1）
起始（mol/L）0.05      0.06      0        0 
转化（mol/L） 0.03     0.015     0.03    
平衡（mol/L） 0.02     0.045     0.03
所以K=$\frac{{c}^{2}（CO{\;}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（SO{\;}_{2}）}$=$\frac{0.0{3}^{2}}{0.0{2}^{2}×0.045}$=50，
故答案为：50；
④由于该反应是气体体积减小的反应，所以恒压过程达到平衡时的压强比恒容过程达到平衡时的压强大，根据压强对平衡的影响可知，反应达到平衡时，S0₂的转化率与原平衡相比增大，
故答案为：增大；
（3）①、由图可知，X越大，CO（g）的体积分数越低，增加压强平衡向正反应方向移动，则CO（g）的体积分数减小，则X表示压强，
故答案为：压强；
②、由2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（1）△H＜0，升高温度，CO（g）的体积分数增大，压强大，平衡正向移动，CO（g）的体积分数减小，图中等压时L₂对应的CO（g）的体积分数小，则温度L₁＞L₂，
故答案为：L₁＞L₂（或T₁＞T₂），该反应正向为吸热反应，压强一定时，温度升高，反应向正向移动，CO的体积分数增大．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、化学平衡影响因素分析判断、平衡常数的应用等，题目难度较大，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．