Question

【題目】為了保護環境，科學家們著力研究大氣污染物的治理。

（1）治理含CO、SO2的煙道氣以Fe2O3做催化劑，將CO、SO2在380℃時轉化為S和一種無毒氣體。已知：①硫的熔點：112.8℃、沸點：444.6℃；于反應每得到mol硫，放出 270kJ的熱量。寫出該治理煙道氣反應的熱化學方程式____________________________________；其他條件相同、催化劑不同時，上述反應中SO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖所示，不考慮催化劑價格因素，生產中選Fe2O3做催化劑的主要原因是 ____________________________________；

（2）在450℃，并有V2O5的催化劑存在下SO2能轉化為SO3：2SO2(g)+O2 (g)2SO3(g) △H= -190kJ·mol -1；已知單質硫的燃燒熱為296kJ·mol -1，則 S(s)+O2(g)SO3(g) △H=___kJ·mol -1 。在銅的作用下完成工業尾氣中SO2的部分催化氧化，所發生反應為：2SO2+2nCu+(n+1)O2+(2-2n)H2O =2nCuSO4 +(2-2n)H2SO4 從環境保護的角度看,催化脫硫的意義為__________；每吸收標準狀況下11.2 LSO2，被SO2還原的O2的質量為__________g。

（3）在一個固定容積為5L的密閉容器中充0.20molSO2和0.10molO2，在450℃并有催化劑條件下，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO30.10 mol，則V(O2)=______(mol·L -1·min -1 )；放出的熱量為______kJ；該溫度下的平衡常數為________；若繼續通入0.20 molSO2和0.10mol O2，則再次平衡時，二氧化硫的轉化率________(選填“變大”、“變小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】（1）2CO(g)+SO2(g) =S(l)+2CO2(g) △H = -270kJ·mol -1 Fe2O3作催化劑，在相對較低溫度下，單位時間內獲得較高的SO2轉化率，能耗小 （2）-391 防止酸雨的發生 8.0

（3）0.02 9.5 100 變大

【解析】

試題分析：（1）先根據題意寫出反應的方程式(并標注各物質的狀態)：2CO(g)+SO2(g) =S(l)+2CO2(g)，根據每得到1mol硫，反應放出270kJ 的熱量。得反應熱△H = -270kJ·mol -1。據此可寫出該熱化學方程式：據圖可知，Fe2O3作催化劑，在相對較低溫度下，單位時間內獲得較高的SO2轉化率，能耗小。催化脫硫能減少二氧化硫的排放，減少酸雨產生的可能性。（2）根據題意兩個熱化學方程式，利用蓋斯定律。將“1式×1/2+2式”得：相應的熱化學方程中的△H=-391kJ·mol-1。根據關系式：2SO2~4e-~O2，可計算出消耗氧氣的量。（3）根據二氧化硫與氧氣反應關系和容器體積，可計算出V(O2)== 0.02mol·L -1·min -1；由2SO2 (g)+O2(g )2SO3(g) △H=-190kJ·mol-1，當有0.1 molSO3生成時，放出熱量190×1/2=9.5kJ；各物質的平衡濃度c(SO2)= 0.02mol·L -1，c(O 2 )=0.01mol·L -1，c (SO3) = 0.02mol·L-1，該溫下平衡常數K ==100。 其它條件不變下，反應物質的物質的量按比例加倍，這種情況相當于加壓，平衡向正反應方向進行,二氧化硫的轉化率變大。