Question

【題目】硫及其化合物廣泛分布于自然界中，硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位，運(yùn)用相關(guān)原理回答下列問題：

（1）硫酸生產(chǎn)中，根據(jù)化學(xué)平衡原理來確定的條件或措施有_______（填序號(hào)）。

A．礦石加入沸騰護(hù)之前先粉碎

B．使用V2O5作催化劑

C．接觸室中不使用很高的溫度

D．凈化后爐氣中要有過量的空氣

E．接觸氧化在常壓下進(jìn)行

（2）若實(shí)驗(yàn)室在537℃、1.01×105Pa和催化劑存在條件下，向某密閉容器中充入2mol SO2和2mol O2，此時(shí)體積為10L，在溫度和壓強(qiáng)不變條件下20分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡，SO3體積分?jǐn)?shù)為0.5。

①該溫度下，從反應(yīng)開始至平衡時(shí)氧氣的平均反應(yīng)速率是_______；

②該溫度下，反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)的值為_______________。

（3）工業(yè)上冶煉銅主要以黃銅礦（主要成分CuFeS2）為原料，經(jīng)過多歩反應(yīng)將銅元素還原為銅。其中有一步為：2Cu2S+3O2(g) === 2Cu2O+2SO2。試從反應(yīng)的自發(fā)性判斷此反應(yīng)的ΔH________0 (填“＞”、“＝”或“＜”)。

（4）用電解的方法將硫化鈉溶液氧化為多硫化物的研究具有重要的實(shí)際意義，將硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗔蚧�物是電解法處理硫化氫廢氣的一個(gè)重要內(nèi)容。如圖，是電解產(chǎn)生多硫化物的實(shí)驗(yàn)裝置：

①已知陽(yáng)極的反應(yīng)為：(x+1)S2－=== Sx+S2－+2xe－，則陰極的電極反應(yīng)式是：__________。當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移xmol電子時(shí)，產(chǎn)生的氣體體積為_________（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。

②將Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液時(shí)，通常是在氮?dú)鈿夥障氯芙�。其原因是（用離子方程式表示）：____________。溶液中離子濃度由大到小的順序____________。

Answer 1

【答案】 CD 4×10－3mol/(L·min) 133.3 ＜ 2H2O+2e－=== 2OH－+H2↑ 11.2xL 2S2－＋O2＋2H2O === 2S↓＋4OH－ c(Na＋) > c(S2－) > c(OH－) > c(HS－) > c(H＋)

【解析】試題分析：以硫的化合物中黃銅礦冶煉、SO2的催化氧化、硫酸的工業(yè)生產(chǎn)、電解法制取多硫化物和硫化鈉溶液的配置為載體，考查考生對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性、電解原理及其簡(jiǎn)單計(jì)算、鹽類的水解、離子濃度大小的比較等知識(shí)的掌握情況，考查考生利用化學(xué)解決實(shí)際問題的能力�？键c(diǎn)多而分散，解提過程中需要合理調(diào)動(dòng)已有知識(shí)，準(zhǔn)確應(yīng)用相關(guān)原理進(jìn)行分析解答。

解析：（1）硫酸生產(chǎn)中，A、礦石加入沸騰爐之前先粉碎是為了增大礦石與空氣的接觸面積，促進(jìn)礦石更快、更充分燃燒，因此A錯(cuò)誤。B、催化劑與化學(xué)平衡移動(dòng)無關(guān)，B錯(cuò)誤。C、接觸室中SO2的催化氧化是一個(gè)體積減小的放熱反應(yīng)，不使用很高溫度是從化學(xué)平衡角度，放熱反應(yīng)降低溫度時(shí)平衡正向移動(dòng)，從而提高SO2的轉(zhuǎn)化率，C正確。D、凈化后爐氣中含有過量空氣時(shí)，過量的氧氣能夠使接觸室中化學(xué)平衡正向移動(dòng)，提高SO2的轉(zhuǎn)化率，D正確。E、接觸室中的平衡體系加壓時(shí)平衡正向移動(dòng)，所以“在常壓下進(jìn)行”一定不是從化學(xué)平衡角度采取的措施，而是考慮設(shè)備的制造成本，E錯(cuò)誤。正確答案CD。（2）設(shè)反應(yīng)消耗O2 x mol，則消耗SO2 2x mol，反應(yīng)生成SO3 2x mol，平衡體系中氣體總量(2-2x)+(2-x)+2x=4-x mol，此時(shí)SO3體積分?jǐn)?shù)為 ，x=0.8mol。v(O2)=，該溫度下反應(yīng)平衡常數(shù)為 133.3。答案：4×10－3mol/(L·min)、133.3 。（3）反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量減小，熵減小△S<0，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，因此△G<0。△G=△H-T△S，所以△H<0。答案：<。（4）①溶液中主要陽(yáng)離子是Na+和H+，陽(yáng)極電極C是一種惰性電極，所以H+在陽(yáng)極放電產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑。當(dāng)轉(zhuǎn)移x mol電子時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生H2： 答案：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e－=2OH－+H2↑ 、11.2x L。②Na2S中-2價(jià)S元素具有較強(qiáng)的還原性，Na2S溶液配制的過程中可能被空氣中氧氣氧化2Na2S+O2+2H2O=4NaOH+2S↓，所以通常是在氮?dú)鈿夥障氯芙�。Na2S溶于水后，c(Na+)>c(S2-)，S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-，且第一步水解會(huì)抑制第二步水解，所以第一步水解程度更大，則c(S2－) > c(OH－) > c(HS－) > c(H＋)。答案：2S2－＋O2＋2H2O = 2S↓＋4OH－ 、c(Na＋) > c(S2－) > c(OH－) > c(HS－) > c(H＋)。