Question

17．1100℃時，在恒容密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）并達到平衡，請完成下列各題：
（1）上述反應(yīng)中涉及的元素原子的半徑從大到小的順序為Na＞S＞O＞H，非金屬性最強的元素原子的軌道表示式，其電子的自旋方向共有2種．比較兩種同主族非金屬元素形成的單質(zhì)的氧化性（用化學(xué)方程式表示）2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O
（2）上述平衡的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$．降低溫度，K值減小，則正反應(yīng)為吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（3）能判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填序號）BC．
A．混合氣體的壓強不變                      
B．混合氣體的密度不變
C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變          
D．各氣體的濃度相等
（4）平衡后，向容器中充入1molH₂，重新達到平衡，與原平衡相比，H₂的轉(zhuǎn)化率不變；體積百分含量bb（填“增大”、“減小”或“不變”）
（5）若初始時加入的Na₂SO₄為2.84g，達平衡時Na₂SO₄的轉(zhuǎn)化率為45%，則達平衡時該容器內(nèi)固體的總質(zhì)量是2.264g．

Answer 1

分析 （1）所有元素中H原子半徑最小，同周期自左而右原子半徑減小、同主族自上而下原子半徑增大；
非金屬性最強的元素為O元素，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，根據(jù)泡利原理與洪特規(guī)則畫出原子的軌道表示式，電子的自旋方向共有2種；
同主族非金屬元素形成的單質(zhì)為氧氣、硫，可以利用單質(zhì)之間置換反應(yīng)比較單質(zhì)的氧化性強弱；
（2）平衡常數(shù)是指生成物平衡濃度化學(xué)計量數(shù)冪乘積與反應(yīng)物平衡濃度化學(xué)計量數(shù)冪乘積的比，固體不需要標出；
降低溫度，K值減小，說明降低溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動；
（3）A．混合氣體的壓強始終不變；
B．混合氣體的總質(zhì)量隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，容器容積不變，混合氣體的密度不變可以說明到達平衡；
C．混合氣體的總物質(zhì)的量不變，總質(zhì)量分數(shù)變化，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，可以說明到達平衡；
D．平衡時氣體的濃度與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率有關(guān)；
（4）平衡后，向容器中充入1molH₂，等效為再原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡不移動；
（5）固體減少質(zhì)量為參加反應(yīng)的Na₂SO₄中氧元素質(zhì)量．

解答 解：（1）所有元素中H原子半徑最小，同周期自左而右原子半徑減小、同主族自上而下原子半徑增大，故原子半徑：Na＞S＞O＞H；
非金屬性最強的元素為O元素，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，原子的軌道表示式為，電子的自旋方向共有2種；
同主族非金屬元素形成的單質(zhì)為氧氣、硫，利用單質(zhì)之間置換反應(yīng)比較單質(zhì)的氧化性強弱，反應(yīng)方程式為：2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O，
故答案為：Na＞S＞O＞H；；2；2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O；
（2）Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$；
降低溫度，K值減小，說明降低溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，
故答案為：$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$；吸熱；
（3）A．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，混合氣體的壓強始終不變，故A錯誤；
B．混合氣體的總質(zhì)量隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，容器容積不變，混合氣體的密度不變可以說明到達平衡，故B正確；
C．混合氣體的總物質(zhì)的量不變，總質(zhì)量分數(shù)變化，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，可以說明到達平衡，故C正確；
D．平衡時氣體的濃度與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時的濃度不一定相等，故D錯誤，
故選：BC；
（4）平衡后，向容器中充入1molH₂，等效為再原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡不移動，與原平衡相比，H₂的轉(zhuǎn)化率不變，體積百分含量不變，
故答案為：不變；不變；
（5）若初始時加入的Na₂SO₄為2.84g，達平衡時Na₂SO₄的轉(zhuǎn)化率為45%，則反應(yīng)的硫酸鈉為$\frac{2.84g×45%}{142g/mol}$=
0.009mol，固體減少質(zhì)量為參加反應(yīng)的Na₂SO₄中氧元素質(zhì)量，則達平衡時該容器內(nèi)固體的總質(zhì)量是 2.84g-0.009mol×4×16g/mol=2.264g，
故答案為：2.264g．

點評 本題考查元素周期律、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡計算與影響因素等知識點，側(cè)重考查學(xué)生分析解決問題的能力，難度中等．