Question

【題目】生產鋇鹽的主要原料是重晶石（BaSO4）。在高溫下，重晶石與石墨存在如下反應：

①： BaSO4(s)＋4C(s，石墨) 4CO(g)＋BaS(s) ΔH1=＋571.2 kJ/mol

②： BaSO4(s)＋4CO(g) 4CO2(g)＋BaS(s) ΔH2 =－118.8 kJ/mol

回答下列問題：

（1）反應①在一定條件下能夠自發的原因：_______________；

（2）已知：C(s，石墨)＋O2(g) = CO2(g) ΔH3 =－393.5 kJ/mol；

求 CO 的標準燃燒熱ΔH4 = _______kJ/mol；

（3）圖 1 為 1200K下， 恒容密閉容器中重晶石與石墨反應時， c(CO)隨時間變化曲線圖。 請分析圖 1 曲線 c(CO)在 0－t2 區間變化的原因：_________________；

（4）圖2為實驗測得不同溫度下， 反應體系中初始濃度比與固體中BaS質量分數的關系曲線。 分析圖2 曲線， 下列說法正確的有________；

A．提高 BaSO4 的投料量，可提高 BaS 的產率

B．恒溫恒容時， 當混合氣體的密度不變， 反應①、②均達到化學平衡狀態

C．減小初始濃度比，有利于增大 BaSO4 的轉化率

D．適當升高溫度，反應②的平衡左移，對生成 BaS不利

（5）圖1 中， t2 時刻將容器體積減小為一半， t3 時刻達到新的平衡， 請在圖 1 中畫出 t2－t3 區間 c(CO)的變化曲線。________________

（6）工業生產中產生的 SO2 廢氣可用如圖方法獲得H2SO4。寫出電解的陽極反應式_________。

Answer 1

【答案】 反應①ΔS>0，ΔH>0，在較高溫度下能自發 -283 反應速率①比②大，故開始階段c(CO)增大，后來反應②為主，故c(CO)減小 BC Mn2+-2e-+2H2O =MnO2↓+4H+

【解析】①： BaSO4(s)＋4C(s，石墨) 4CO(g)＋BaS(s) ΔH1=＋571.2 kJ/mol 為ΔH1>0,反應物均為固態，生成物有氣態故反ΔS>0。所以反應①ΔS>0，ΔH>0，在較高溫度下能自發。

②： BaSO4(s)＋4CO(g) 4CO2(g)＋BaS(s) ΔH2 =－118.8 kJ/mol

（2）③C(s，石墨)＋O2(g) = CO2(g) ΔH3 =－393.5 kJ/mol由上述反應方程式 ③-

2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol，所以CO 的標準燃燒熱ΔH4 =-283 kJ/mol；

（3）BaSO4(s)＋4C(s，石墨) 4CO(g)＋BaS(s) ΔH1=＋571.2 kJ/mol，圖 1 為 1200K下， 恒容密閉容器中重晶石與石墨開始時都是固體， c(CO)隨時間變化迅速增大，曲線圖0-t1化學反應速率很快，t1-t2段時恒容密閉容器中壓強增大，平衡逆向移動，所以c(CO)隨時間變而減小。圖 1 曲線 c(CO)在 0－t2 區間變化的原因：反應速率①比②大，故開始階段c(CO)增大，后來反應②為主，故c(CO)減小 。

A．BaSO4是固體，改變用量不會影響平衡移動，不會提高 BaS 的產率。故A錯； B．①： BaSO4(s)＋4C(s，石墨) 4CO(g)＋BaS(s) ΔH1=＋571.2 kJ/mol ②： BaSO4(s)＋4CO(g) 4CO2(g)＋BaS(s) ΔH2 =－118.8 kJ/mol，恒溫恒容時， 當混合氣體的密度不變， 反應①、②均達到化學平衡狀態，故B對；C．CO2(g)和CO(g屬于生成，減小初始濃度比，物，有利于增大 BaSO4 的轉化率，故C正確；D．反應②為放熱反應，而反應①為吸熱反應，適當升高溫度，對生成 BaS由利，故D錯；

（5）圖1 中， t2 時刻將容器體積減小為一半，壓強迅速增大一倍， t3 時刻達到新的平衡，曲線圖為：

（6）SO2 做還原劑，MnO2做氧化劑，做陽極。陽極反應式Mn2+-2e-+2H2O =MnO2↓+4H+