Question

19．硫單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用，請回答下列問題：

（1）一種煤炭脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO₄的形成固定下來，但產(chǎn)生的CO又會與CaSO₄發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下：
①CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）△=+210.5kJ•mol^-1
②$\frac{1}{4}$CaSO₄（s）+CO（g）?$\frac{1}{4}$CaS（s）+CO₂（g）△=-47.3kJ•mol^-1
反應(yīng)：CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H=-399.7kJ•mol^-1
平衡常數(shù)K的表達(dá)式為$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）c（S{O}_{2}）}$．
（2）圖1為密閉容器中H₂S氣體分解生產(chǎn)H₂和S₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系．
圖1中壓強(qiáng)P₁、P₂、P₃的大小順序?yàn)镻₁＜P₂＜P₃，理由是反應(yīng)前后氣體體積增大，增大壓強(qiáng)，平衡逆向進(jìn)行，該反應(yīng)平衡常數(shù)的大小關(guān)系為K（T₁）＜K（T₂）（“＞”“=”或“＜”），理由是反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大
（3）在一定條件下，二氧化硫和氧氣發(fā)生反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃△H＜0
①600℃時，在一密閉容器中，將二氧化硫和氧氣混合，反應(yīng)過程中SO₂、O₂、SO₃物質(zhì)的量變化如圖2，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的15-20min和25-30min時間段所示
②據(jù)圖2判斷，反應(yīng)進(jìn)行至20min時，曲線發(fā)生變化的原因是增大氧氣的濃度（用文字表達(dá)）：10min到15min的曲線變化的原因可能是AB（填寫編號）
A．加了催化劑
B．縮小容器體積
C．降低溫度
D．增加SO₂的物質(zhì)的量
（4）煙氣中SO₂可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，該溶液中c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）（用含硫微粒濃度的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 （1）①CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）△=+210.5kJ•mol^-1
②$\frac{1}{4}$CaSO₄（s）+CO（g）?$\frac{1}{4}$CaS（s）+CO₂（g）△=-47.3kJ•mol^-1
結(jié)合蓋斯定律可知，②×4-①得到CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g），K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
（2）發(fā)生2H₂S（g）?2H₂（g）+S₂（g），該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率減��；由圖可知，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越大；
（3）①平衡時物質(zhì)的量不發(fā)生變化；
②反應(yīng)進(jìn)行至20min時，氧氣的濃度瞬間增大；10min到15min的曲線斜率增大，反應(yīng)速率加快，且反應(yīng)物濃度減��；
（4）得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，存在c（H⁺）=c（OH^-），c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）．

解答 解：（1）（1）①CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）△=+210.5kJ•mol^-1
②$\frac{1}{4}$CaSO₄（s）+CO（g）?$\frac{1}{4}$CaS（s）+CO₂（g）△=-47.3kJ•mol^-1
結(jié)合蓋斯定律可知，②×4-①得到CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g），
則△H=（-47.3kJ•mol^-1）×4-（+210.5kJ•mol^-1）=-399.7kJ/mol；
K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）c（S{O}_{2}）}$，
故答案為：-399.7；$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）c（S{O}_{2}）}$；
（2）圖1中壓強(qiáng)P₁、P₂、P₃的大小順序?yàn)镻₁＜P₂＜P₃；理由是反應(yīng)前后氣體體積增大，增大壓強(qiáng)，平衡逆向進(jìn)行；由圖可知，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越大，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，K增大，即K（T₁）＜K（T₂），
故答案為：P₁＜P₂＜P₃；反應(yīng)前后氣體體積增大，增大壓強(qiáng)，平衡逆向進(jìn)行；＜；反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大；
（3）①平衡時物質(zhì)的量不變，則反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的15-20min和25-30min時間段所示，故答案為：15-20min和25-30min；
②反應(yīng)進(jìn)行至20min時，氧氣的濃度瞬間增大，則曲線發(fā)生變化的原因是增大氧氣的濃度；10min到15min的曲線斜率增大，反應(yīng)速率加快，反應(yīng)物濃度減小，加催化劑、縮小體積均符合，C中降低溫度，反應(yīng)速率減小，D中二氧化硫濃度增大，故選AB，
故答案為：增大氧氣的濃度；AB；
（4）得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，存在c（H⁺）=c（OH^-），c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），則c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故答案為：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握蓋斯定律應(yīng)用、圖象及平衡移動、離子濃度關(guān)系為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．