Question

煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO₂，嚴重破壞生態環境。采用一定的脫硫技術可以把硫元素以CaSO₄的形式固定，從而降低SO₂的排放。但是煤炭燃燒過程中產生的CO又會與CaSO₄發生化學反應，降低脫硫效率。相關反應的熱化學方程式如下：
CaSO₄(s)+CO(g) CaO(s) + SO₂(g) + CO₂(g)    ΔH₁=218.4kJ·mol^-1(反應Ⅰ)
CaSO₄(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO₂(g)    ΔH₂= -175.6kJ·mol^－1(反應Ⅱ)
請回答下列問題：
（1）反應Ⅰ能自發進行的條件是           。
（2）對于氣體參與的反應，表示平衡常數K_p時用氣體組分(B)的平衡壓強p(B)代替該氣體物質的量濃度c(B)，則反應Ⅱ的K_p=       (用表達式表示)。
（3）假設某溫度下，反應Ⅰ的速率(v₁)大于反應Ⅱ的速率(v₂)，則下列反應過程能量變化示意圖正確的是            。

（4）通過監測反應體系中氣體濃度的變化判斷反應Ⅰ和Ⅱ是否同時發生，理由是            。
（5）圖1為實驗測得不同溫度下反應體系中CO初始體積百分數與平衡時固體產物中CaS質量百分數的關系曲線。則降低該反應體系中SO₂生成量的措施有        。
A．向該反應體系中投入石灰石
B．在合適的溫度區間內控制較低的反應溫度
C．提高CO的初始體積百分數
D．提高反應體系的溫度
（6）恒溫恒容條件下，假設反應Ⅰ和Ⅱ同時發生，且v₁＞v₂，請在圖2中畫出反應體系中c(SO₂)隨時間t變化的總趨勢圖。
  

Answer 1

（1）高溫
（2）
（3）C.
（4） 反應I中生成有SO₂，監測SO₂與CO₂的濃度增加量的比不為1:1，可確定發生兩個反應。
（5）A、B、C
（6）

試題分析：（1）由△G=△H-T△S＜0時自發，△H＞0，則T要大，故選擇高溫。
（3）反應Ⅰ吸熱，產物的能量高于反應物，反應Ⅱ放熱，產物的能量低于反應物；反應Ⅰ的速率(v₁)大于反應Ⅱ的速率(v₂)，反應I的活化能低。
（4） 反應I中生成有SO₂，監測SO₂與CO₂的濃度增加量的比即可確定是否發生兩個反應。
（5）向該反應體系中投入石灰石，產生CO₂，使反應I逆向進行，可降低該反應體系中SO₂生成量，A正確；在合適的溫度區間內控制較低的反應溫度，圖中可以看出最低溫度的CaS的含量最高，故B正確、D錯誤；C．圖中可以看出，提高CO的初始體積百分數，可以提高CaS的含量，故正確。
（6） 反應Ⅰ的速率(v₁)大于反應Ⅱ的速率(v₂)，故SO₂增加的快，反應達到平衡快；隨著反應II的進行，CO₂的濃度不斷增大，使反應I平衡逆向移動。_A為阿伏加德羅常數的值來表示微粒數目。