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13.用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术.反应①为主反应,反应②和③为副反应.
①$\frac{1}{4}$CaSO4(s)+CO(g)═$\frac{1}{4}$CaS(s)+CO2(g)△H1=-47.3kJ•mol-1
②CaSO4(s)+CO(g)═CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)△H2=+210.5kJ•mol-1
③CO(g)═$\frac{1}{2}$C(s)+$\frac{1}{2}$CO2(g)△H3=-86.2kJ•mol-1
(1)反应2CaSO4(s)+7CO(g)═CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的△H=-151.1 kJ•mol-1
(2)反应①~③的平衡常数的对数lg K随反应温度T的变化曲线如图所示.结合各反应的△H,归纳lg K~T曲线变化规律:a.当△H>0时,lgK随温度升高而增大,当△H<0时,lgK随温度升高而减小;      b.当温度同等变化时,△H的数值越大lgK的变化越大;(或△H的数值越大,lgK随温度的变化程度越大).
(3)向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO,反应①于900℃达到平衡,c平衡(CO)=8.0×10-5mol•L-1,计算CO的转化率(忽略副反应,结果保留两位有效数字).

分析 (1)根据盖斯定律及题干中热化学方程式计算出反应2CaSO4(s)+7CO(g)?CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的△H;
(2)根据反应①-③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线进行判断变化规律;
(3)根据图象判断900℃时反应①的lgK=2,则平衡常数为102,设出反应前CO浓度为c,根据平衡常数表达式列式计算即可;

解答 解:(1)根据盖斯定律,①×4+②+③×2可得:2CaSO4(s)+7CO(g)?CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的△H=4△H1+△H2+2△H3=-151.1KJ/mol,
故答案为:-151.1KJ/mol;
(2)根据图象曲线变化可知,反应①、③为放热反应,随着温度的升高,平衡常数K逐渐减小,则lgK逐渐减小,而反应②为吸热反应,升高温度,平衡常数K逐渐增大,则lgK逐渐增大,所以Ⅰ表示的为反应③、Ⅱ曲线表示的为反应②,变化规律为:当△H>0时,lgK随温度升高而增大,当△H<0时,lgK随温度升高而减小;根据反应①和曲线Ⅰ(反应③反应)的反应热可知,当温度同等变化时,△H的数值越大lgK的变化越大,
故答案为:当△H>0时,lgK随温度升高而增大,当△H<0时,lgK随温度升高而减小;当温度同等变化时,△H的数值越大lgK的变化越大;(或△H的数值越大,lgK随温度的变化程度越大);
(3)向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO,反应方程式为:$\frac{1}{4}$CaSO4(s)+CO(g)?$\frac{1}{4}$CaS(s)+CO2(g)△H1=-47.3kJ•mol-1,根据图象曲线可知,反应①于900℃时lgK=2,平衡常数为102=100,c平衡(CO)=8.0×10-5 mol•L-1,设一氧化碳反应前浓度为c,则反应消耗的CO浓度=反应生成二氧化碳浓度=(c-8.0×10-5)mol/L,平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2})}{c(CO)}$=$\frac{c-8.0×1{0}^{-5}}{8×1{0}^{-5}}$=100,解得c=8.08×10-3mol/L,一氧化碳的转化率为:$\frac{8.0×1{0}^{-3}}{8.08×1{0}^{-3}}$×100%≈99%,
答:CO的转化率为99%;

点评 本题考查了化学平衡常数的计算、热化学方程式的书写等知识,题目难度中等,试题题量较大,注意掌握化学平衡常数的概念及计算方法,明确热化学方程式的书写方法及盖斯定律的含义及应用.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

4.写出下列反应的化学方程式
(1)用乙烯制备聚乙烯:nH2C=CH2
(2)用苯和液溴制备溴苯:
(3)乙醇催化氧化制乙醛:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O.
(4)乙酸乙酯在酸性条件下的水解:

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.依据事实,写出下列反应的热化学方程式.
①在25℃、101kPa下,1g丙醇(C3H7OH)燃烧生成CO2和液态水时放热52.68kJ.则表示丙醇燃烧热的热化学方程式为C3H7OH(g)+$\frac{9}{2}$O2(g)═3CO2(g)+4H2O(l)△H=-3160.8kJ/mol
②若适量的N2和O2完全反应,每生成6克NO需要吸收6.8kJ热量.N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=68kJ•mol-1
③用NA表示阿伏加德罗常数,在C3H6(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有9NA个电子转移时,放出741kJ的热量.C3H6(g)+$\frac{9}{2}$O2(g)═3CO2(g)+3H2O(l)△H=-1482kJ/mol
④已知火箭燃料液态二甲基肼(CH3-NH-NH-CH3)的完全燃烧30克,产生液态水放出热量898.2kJ,则关于二甲肼燃烧热的热化学方程式CH3-NH-NH-CH3(l)+4O2(g)=2CO2(g)+N2(g)+4H2O(l)△H=-1796.4kJ/mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.如图是298K时N2与H2反应过程中能量变化的曲线图.下列叙述正确的是(  )
A.该反应的热化学方程式为:N2+3H2?2NH3△H=-92 kJ•mol-1
B.向一密闭容器中加入1 molN2和3 molH2充分反应后,放出92 kJ热量
C.b曲线可能是加入催化剂时的能量变化曲线
D.在N2+3H2?2NH3中,反应物的键能之和大于生成物的键能之和

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.钡盐生产中排出大量的钡泥[主要含BaCO3、BaSO3、Ba(FeO22等],某主要生产BaCO3的化工厂利用钡泥制取Ba(NO32晶体及其他副产物,其部分工艺流程如下:

已知:①Fe(OH)3和Fe(OH)2完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2和9.7;
②Ba(NO32在热水中溶解度较大,在冷水中溶解度较小.
(1)酸溶时,Ba(FeO22与HNO3反应生成两种硝酸盐,化学方程式为Ba(FeO22+8HNO3═Ba(NO32+2Fe(NO33+4H2O.
(2)结合该厂实际,试剂X应选用B(填字母).
A.BaCl2    B.BaCO3    C.Ba(NO32    D.Ba(OH)2
(3)废渣2为Fe(OH)3(填化学式),操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶,过滤3后的母液应循环到容器c(填“a”“b”或“c”)中.
(4)已知Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9,在BaSO4饱和溶液中加入Na2CO3固体,欲析出BaCO3沉淀,则溶液中CO${\;}_{3}^{2-}$浓度至少为5.1×10-4mol•L-1(忽略溶液体积变化).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,也是一种比较理想的燃料.甲醇在各个领域有着广泛的应用.
(1)实验测得:32g甲醇在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式:2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1452.8kJ•mol-1
(2)燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池.如图是一个化学过程的示意图.2CH3OH+3O2+4KOH$?_{充电}^{放电}$K2CO3+6H2O.

①A(石墨)电极的名称是阳极.
②通入O2的电极的电极反应式是2H2O+O2+4e-=4OH-
③写出通入CH3OH的电极的电极反应式是CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.
④乙池中反应的化学方程式为4AgNO3+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O2↑+4HNO3
⑤当电路中通过0.01mol电子时,丙池溶液的C(H+)=0.1mol/L(忽略电解过程中溶液体积的变化).
(3)合成甲醇的主要反应是:2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ•mol-1
①在恒温恒容条件下,充入一定量的H2和CO,发生反应2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g).则该反应达到平衡状态的标志有bcd
a.混合气体的密度保持不变             b.混合气体的总压强保持不变
c.CO的质量分数保持不变              d.甲醇的浓度保持不变
e.v(H2)=v(CH3OH)            f.v(CO)=v(CH3OH)
②要提高反应2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)中CO的转化率,可以采取的措施是:df
a.升温   b.加入催化剂       c.增加CO的浓度d.加入H2      e.加入惰性气体     f.分离出甲醇.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.(1)25℃时,合成氨反应的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
①在该温度时,取l mol N2和3 mol H2放在密闭容器中,在催化剂存在下进行反应,测得反应放出的热量总是小于92.4kJ.(填“小于”,“大于”或“等于”)
②一定条件下,上述可逆反应在体积固定的密闭容器中进行,下列叙述能说明反应已达到平衡的是A.
A.NH3生成的速率与NH3分解的速率相等
B.混合气体的反应速率$\frac{2}{3}$v(NH3)=v(H2
C.容器内的密度不再变化
D.单位时间内消耗a mol N2,同时生成2a mol NH3
(2)25℃时,将工业生产中产生的NH3溶于水得0.1mol/L氨水20.0mL,测得PH=11,则该条件下,NH3•H2O的电离平衡常数为10-5.向此溶液中加入少量的氯化铵固体,此时$\frac{c(N{H}_{4}^{+})}{c(O{H}^{-})}$值将增大(填“增大”,“减小”或“不变”).
(3)常温下,向0.001mol/LAlCl3溶液中通入NH3直至过量,当PH=4时,开始生成沉淀(已知:Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列说法正确的是(  )
A.CH3COONa溶液中滴加少量浓盐酸后c(CH3COO-)增大
B.将硫酸铝和氯化铝溶液分别加热蒸干后灼烧,得到的固体都是氧化铝
C.中和体积与物质的量浓度都相同的HCl溶液和CH3COOH溶液消耗NaOH物质的量相同
D.中和体积与pH都相同的HCl溶液和CH3COOH溶液所消耗NaOH物质的量相同

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.已知某温度时CH3COOH的电离平衡常数为K.该温度下向20mL0.1mol/LCH3COOH溶液中逐滴加入0.1mol/L NaOH溶液,其pH变化曲线如图所示(忽略温度变化).下列说法中正确的是(  )
A.a 点表示的溶液中c(CH3COO-)>10-3mol/L
B.b 点表示的溶液中c(Na+)>c(CH3COO-
C.c 点表示CH3COOH和NaOH恰好反应完全
D.b、d 点表示的溶液中$\frac{c(C{H}_{3}CO{O}^{-})•c({H}^{+})}{c(C{H}_{3}COOH)}$均等于K

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