磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是CaSO4•2H2O．（1）CaSO4•2H2O脱水反应相关的热化学方程式为：CaSO4•2H2O（s）═CaSO4•12H2O（s）+32H2O

Question

磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是CaSO₄•2H₂O．
（1）CaSO₄•2H₂O脱水反应相关的热化学方程式为：
CaSO₄•2H₂O（s）═CaSO₄• (1)/(2)H₂O（s）+ (3)/(2)H₂O（g）△H₁=83.2kJ•mol^-1
CaSO₄•2H₂O（s）═CaSO₄（s）+2H₂O（l）△H₂=26kJ•mol^-1
H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44kJ•mol^-1
则反应CaSO₄• (1)/(2)H₂O（s）═CaSO₄（s）+ (1)/(2)H₂O（g）的△H₄=___kJ•mol^-1．
（2）用合适的还原剂可以将CaSO₄还原，所得SO₂可用于工业生产硫酸．

①以CO作还原剂，改变反应温度可得到不同的产物．不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如图1所示．在低于800℃时主要还原产物为___；高于800℃时主要发生的反应的化学方程式为___．
②以高硫煤为还原剂焙烧2.5 小时，不同条件对硫酸钙转化率的影响如图2所示．CaCl₂的作用是___；当温度高于1200℃时，无论有无CaCl₂，CaSO₄的转化率趋于相同，其原因是___．
③以C作还原剂，向密闭容器中加入相同质量的几组不同 (C)/(S)值（炭粉与CaSO₄的物质的量之比）的混合物在1100℃加热，结果如图3所示．当 (C)/(S)值为0.5时，反应产物为CaO、SO₂和CO₂；当 (C)/(S)值大于0.7时，反应所得气体中SO₂的体积分数不升反降，其主要原因可能是___．
（3）已知Ksp（CaSO₄）=7.10×10^-5，Ksp（CaCO₃）=6.2125×10^-7，利用反应CaSO₄（s）+（NH₄）₂CO₃（aq）⇌CaCO₃（s）+（NH₄）₂SO₄（aq）可以将磷石膏转化为硫酸铵．若反应达到平衡后溶液中c（SO₄^2-）=2.0mol•L^-1，此时溶液中c（CO₃^2-）=___．

Answer 1

（1）已知①CaSO₄•2H₂O（s）═CaSO₄•(1)/(2)H₂O（s）+(3)/(2)H₂O（g）△H₁=83.2kJ•mol^-1
②CaSO₄•2H₂O（s）═CaSO₄（s）+2H₂O（l）△H₂=26kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44kJ•mol^-1
将②-③×2-①得CaSO₄•(1)/(2)H₂O（s）═CaSO₄（s）+(1)/(2)H₂O（g），则△H₄=[26kJ•mol^-1-（-44kJ•mol^-1）×2-83.2kJ•mol^-1]=30.8kJ•mol^-1，
故答案为：30.8；
（2）①从图示1可知，在低于800℃时，CaS成分的物质的量为1，而CaO的物质的量几乎为0，所以在低于800℃时主要还原产物为CaS，高于800℃时主要发生硫化钙和硫酸钙反应CaS+3CaSO₄(高温.)/()4CaO+4SO₂↑，氧化钙的物质的量增加，硫化钙的物质的量减小，
故答案为：CaS；CaS+3CaSO₄(高温.)/()4CaO+4SO₂↑；
②催化剂仅能改变反应的速率，改变反应历程，但不能改变化学平衡，从图示可知，当温度高于1200℃时，无论有无CaCl₂，CaSO₄的转化率趋于相同，所以CaCl₂的作用是作催化剂，当温度高于1200℃时，无论有无CaCl₂，CaSO₄的反应两种情况下反应均达到平衡，催化剂CaCl₂不改变平衡的移动，
故答案为：作催化剂；两种情况下反应均达到平衡，催化剂CaCl₂不改变平衡的移动；
③当(C)/(S)值大于0.7时，高温下，过量的C与CO₂反应生成CO气体，反应产物为CaO、SO₂和CO₂、CO，使气体总体积增大，也可能硫酸钙部分转化为其他含硫物质，
故答案为：高温下，过量的C与CO₂反应生成CO，使气体总体积增大（或部分转化为其他含硫物质）；
（3）反应的离子方程式为CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）⇌SO₄^2-（aq）+CaCO₃（s），若反应达到平衡后溶液中c（SO₄^2-）=2.0mol•L^-1，已知Ksp（CaSO₄）=c（Ca²⁺）×c（SO₄^2-）=7.10×10^-5，c（Ca²⁺）=3.55×10^-5mol•L^-1，Ksp（CaCO₃）=6.2125×10^-7，K_sp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）×c（CO₃^2-），c（CO₃^2-）=1.75×10^-2 mol•L^-1，
故答案为：1.75×10^-2 mol•L^-1．