Question

（16分）
用CaSO₄代替O₂與燃料CO反應，既可以提高燃燒效率，又能得到高純CO₂，是一種高效、清潔、經濟的新型燃燒技術，反應①為主反應，反應②和③為副反應。
①1/4CaSO₄(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO₂(g) △H₁=－47.3kJ/mol
②CaSO₄(s)+CO(g)CaO(s)+ CO₂(g)+ SO₂(g) △H₂=+210.5kJ/mol
③CO(g)1/2C(s)+1/2CO₂(g) △H₃=-86.2kJ/mol
（1）反應2 CaSO₄(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+C(s)+6CO₂(g)+SO₂(g)的△H=       （用△H₁△H₂△H₃表示）。
（2）反應①～③的平衡常數的對數lgK隨反應溫度T的變化曲線見圖18.結合各反應的△H，歸納lgK～T曲線變化規律：

a）                                  
b)                                   
（3）向盛有CaSO₄的真空恒容容器中充入CO，反應①于900 ºC達到平衡，c_平衡（CO）=8.0×10^-5mol·L^-1，計算CO的轉化率（忽略副反應，結果保留2位有效數字）。
（4）為減少副產物，獲得更純凈的CO₂，可在初始燃料中適量加入       。
（5）以反應①中生成的CaS為原料，在一定條件下經原子利用率100%的高溫反應，可再生成CaSO₄，該反應的化學方程式為       ；在一定條件下CO₂可與對二甲苯反應，在其苯環上引入一個羧基，產物的結構簡式為       。

Answer 1

（1）4△H₁+△H₂+2△H₃；
（2）a）、放熱反應的lgK隨溫度升高而下降； b）、放出或吸收熱量越大的反應，其lgK受溫度影響越大；
（3）99%
（4）CO₂
（5）CaS+2O₂CaSO₄，

試題分析：（1）根據蓋斯定律可得2 CaSO₄(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+C(s)+6CO₂(g)+SO₂(g)的△H=①×4+②+③×2=4△H₁+△H₂+2△H₃；
（2）由圖像及反應的△H可知，a）、反應①③是放熱反應，隨溫度升高，lgK降低；反應②是吸熱反應，隨溫度升高，lgK增大；b）、從圖像上看出反應②、③的曲線較陡，說明放出或吸收熱量越大的反應，其lgK受溫度影響越大；
（3）由圖可知，反應①于900 ºC的lgK=2，則K=100， c_平衡（CO）=8.0×10^-5mol·L^-1，平衡時c_平衡（CO₂）=100×8.0×10^-5mol·L^-1=8.0×10^-3mol·L^-1，根據反應1/4CaSO₄(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO₂(g)可知，消耗CO的濃度是8.0×10^-3mol·L^-1，則開始時c（CO）=8.0×10^-5mol·L^-1+8.0×10^-3mol·L^-1=8.08×10^-3mol·L^-1，所以CO的轉化率為8.0×10^-3mol·L^-1/8.08×10^-3mol·L^-1×100%=99%，；
（4）根據方程式可知，二氧化碳中含有氣體雜質SO₂，可在CO中加入適量的CO₂，抑制二氧化硫的產生；
（5）CaS轉化為CaSO₄，從元素守恒的角度分析，CaS與氧氣發生化合反應，原子的利用率100%，生成CaSO₄，化學方程式為CaS+2O₂CaSO₄，CO₂與對二甲苯發生反應，所得產物中含有羧基，因為苯環的氫原子只有1種，所以產物的結構簡式只有1種為。