Question

【題目】煤是重要能源。燃煤會(huì)釋放SO2、CO等有毒氣體。消除有毒氣體的研究和實(shí)踐從未停止。完成下列填空：

I.用CaSO4消除CO。CaSO4和CO可發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng)：

反應(yīng)①：CaSO4（s）+4CO（g）CaS（s）+4CO2（g）+175.6kJ

反應(yīng)②：CaSO4（s）+4CO（g）CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）—218.4kJ

(1)寫出反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式：_____________；一定條件下的密閉容器中，兩反應(yīng)均達(dá)平衡后，若使反應(yīng)①K的減小，需要改變的反應(yīng)條件是______________，則反應(yīng)②的K___________（選填編號(hào)）、反應(yīng)①的v(CO2)正__________（選填編號(hào)）。

a. 增大 b. 減小 c. 不變 d. 無(wú)法判斷

（2）補(bǔ)全下圖中反應(yīng)②的能量變化示意圖_______________（即，注明生成物能量的大致位置及反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值）

（3）下圖是不同溫度下，CO初始體積百分?jǐn)?shù)與平衡時(shí)固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線。寫出兩種降低SO2生成量的措施___________________________________。

II. Fe2(SO4)3溶液可除去煤中以黃鐵礦（FeS2）形式存在的硫元素，反應(yīng)如下：8H2O + FeS2+ 7Fe2(SO4)3→15FeSO4+ 8H2SO4

(4)標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目和方向________；還原產(chǎn)物是_______。

(5)檢驗(yàn)上述反應(yīng)中Fe2(SO4)3是否消耗完的實(shí)驗(yàn)方案：___________________________。

(6)該方法的優(yōu)點(diǎn)之一是Fe2(SO4)3易再生。向反應(yīng)后的溶液中通入___________，就能達(dá)到使Fe2(SO4)3再生的目的，方便且價(jià)廉。

Answer 1

【答案】 升高溫度 a a 調(diào)節(jié)CO初始體積百分?jǐn)?shù)為左右、控制溫度在左右等 取上層清液，滴加幾滴KSCN溶液，若無(wú)明顯現(xiàn)象，則已消耗完，若溶液變紅則沒(méi)消耗完 空氣

【解析】

(1)根據(jù)平衡常數(shù)定義寫出反應(yīng)①的平衡常數(shù)k的表達(dá)式；反應(yīng)①正向是放熱反應(yīng)，反應(yīng)②正向是吸熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng)、反應(yīng)②平衡正向移動(dòng)；

(2)反度②正向是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)熱△H=+218.4kJ/mol；

(3)降低SO2生成量，就是控制條件使反應(yīng)②發(fā)生的可能性減小或加入過(guò)量CaO將SO2吸收；由圖象可知溫度在950℃左右時(shí)CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)最大、CO初始體積百分?jǐn)?shù)為4.0%左右時(shí)CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)最大，SO2生成量最小；

(4)反應(yīng)中2個(gè)-1價(jià)S原子被氧化生成2個(gè)H2SO4分子，失去14個(gè)電子，同時(shí)14個(gè)+3價(jià)Fe3+得到14個(gè)電子生成Fe2+，所以FeSO4是還原產(chǎn)物，據(jù)此標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目和方向；

(5)反應(yīng)中Fe2(SO4)3是否消耗完只需要檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe3+，所以取上層清液滴加KSCN溶液，根據(jù)顏色變化判斷；

(6) FeSO4有還原性，使FeSO4轉(zhuǎn)化為Fe2(SO4)3方便且價(jià)廉的試劑是空氣。

（1）反應(yīng)①化學(xué)平衡常數(shù)K為c4(CO2)/c4(CO)；反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡逆向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)K減小；反應(yīng)②為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)K增大，故答案為：c4(CO2)/c4(CO)；升高溫度；a；a；

（2）反應(yīng)②為吸熱反應(yīng)，△H=+218.4kJ/mol，反應(yīng)物總能量小于生成物總能量，則能量變化圖示為：，故答案為：；

（3）由圖象可知溫度在950℃左右時(shí)CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)最大、CO初始體積百分?jǐn)?shù)為4.0%左右時(shí)CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)最大，即反應(yīng)①的限度小、反應(yīng)②的限度大，SO2的生成量最小；或?qū)⒎磻?yīng)②生成的SO2吸收掉，以降低SO2生成量，故答案為：調(diào)節(jié)CO初始體積百分?jǐn)?shù)為4.0%左右，控制反應(yīng)溫度在950℃左右，加入過(guò)量CaO等；

（4）由方程式可知，反應(yīng)中S元素化合價(jià)升高，FeS2被氧化，Fe元素化合價(jià)降低，Fe2(SO4)3被還原，FeSO4是還原產(chǎn)物，反應(yīng)中得失電子數(shù)目為14，故答案為：；FeSO4；

（5）若Fe2(SO4)3被消耗完，溶液中應(yīng)該不存在Fe3+離子，檢驗(yàn)Fe3+離子可以用KSCN檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案為：即取上層清液，滴加幾滴KSCN溶液，若無(wú)明顯現(xiàn)象，則Fe2(SO4)3已消耗完，若溶液變紅則沒(méi)消耗完，故答案為：取上層清液，滴加幾滴KSCN溶液，若無(wú)明顯現(xiàn)象，則Fe2(SO4)3已消耗完，若溶液變紅則沒(méi)消耗完；

（6）FeSO4有還原性，空氣中氧氣可以將FeSO4氧化生成Fe2(SO4)3，該方法方便且價(jià)廉，故答案為：空氣。