Question

4．一種煤炭脫硫技術可以把硫元素以CaSO₄的形成固定下來，可以減少SO₂的排放，但產生的CO又會與CaSO₄發生化學反應，從而降低脫硫效率．相關的熱化學方程式如下：
①CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）△H₁=210.5kJ•mol^-1
②$\frac{1}{4}$CaSO₄（s）+CO（g）?$\frac{1}{4}$CaS（s）+CO₂（g）△H₂=-47.3kJ•mol^-1
請回答下列問題：
（1）反應CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H=-399.7kJ•mol^-1；平衡時增大壓強，此反應正向（“正向”、“逆向”、“不”）移動．
（2）已知298K時，Ksp（CaCO₃）=m×10^-p，Ksp（CaSO₄）=n×10^-q．則反應：CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-的平衡常數數值表示式為$\frac{m}{n}×1{0}^{q-p}$（用含m、n、p、q的式子表示）．
（3）用碘量法可測定排放煙氣中二氧化硫的含量，請寫出碘溶液與二氧化硫發生氧化還原反應的離子方程式I₂+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
（4）反應①②的平衡常數的對數lgK隨反應T的變化曲線見圖，其中曲線Ⅰ代表②反應，P為兩曲線交點，則在該溫度下兩反應均達平衡時，體系中c（SO₂）=1mol•L^-1，從減少二氧化硫排放的角度來考慮，本體系適宜的反應條件是B．
A．低溫低壓      B．低溫高壓      C．高溫高壓      D．高溫低壓．

Answer 1

分析 （1）利用蓋斯定律將②×4-①可得CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）反應熱；
（2）CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-的平衡常數=$\frac{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{{K}_{sp}（CaC{O}_{3}）}{{K}_{sp}（CaS{O}_{4}）}$；
（3）碘溶液與二氧化硫發生氧化還原反應生成SO₄^2-、I^-；
（4）lgK越大，說明K越大，結合溫度對平衡移動的影響判斷平衡移動的方向；P為兩曲線交點，說明①②的平衡常數相等；結合外界條件對平衡移動的影響解答該題．

解答 解：（1）利用蓋斯定律將②×4-①可得CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H=4×（-47.3kJ•mol^-1）-（210.5kJ•mol^-1）=-399.7kJ•mol^-1，由方程式可知增大壓強，平衡向正向移動，
故答案為：-399.7；正向；
（2）CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-的平衡常數=$\frac{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{{K}_{sp}（CaC{O}_{3}）}{{K}_{sp}（CaS{O}_{4}）}$=$\frac{m}{n}×1{0}^{q-p}$，故答案為：$\frac{m}{n}×1{0}^{q-p}$；
（3）碘具有氧化性，二氧化硫具有還原性，碘溶液與二氧化硫發生氧化還原反應生成SO₄^2-、I^-，反應的離子方程式為I₂+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，
故答案為：I₂+SO₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
（4）lgK越大，說明K越大，隨著溫度的升高，反應②向逆向移動，則lgK減小，說明曲線Ⅰ代表②的反應；
P為兩曲線交點，說明①②的平衡常數相等，則$\frac{c（C{O}_{2}）c（S{O}_{2}）}{c（CO）}$=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，則體系中c（SO₂）=1mol•L^-1，
反應①生成二氧化硫，如減少二氧化硫的排放，應使平衡逆向移動，則條件為低溫高壓，
故答案為：②；1； B．

點評 本題考查化學平衡移動問題，涉及化學平衡以及反應熱與焓變的考查，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，題目較為綜合，涉及面廣，題目難度中等．