Question

5．銅、硫的單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛，輝銅礦（主要成分是Cu₂S）是冶煉銅和制硫酸的重要原料．
（1）已知：①2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1
②2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1
則Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）△H=-217.4kJ/mol．
（2）已知25℃時(shí)，K_SP（BaSO₄）=1.1×10¹⁰，向僅含0.1mol•L^-1 Ba（OH）₂的廢液中加入等體積0.12mol•L^-1硫酸，充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，濾液中c（Ba²⁺）=1.1×10^-8 mol/L
（3）上述冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的SO₂，回收處理SO₂，不僅能防止環(huán)境污染，而且能變害為寶，回收處理的方法之一是先將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃，然后再轉(zhuǎn)化為H₂SO₄．
①450℃時(shí)，某恒容密閉容器中存在反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，下列事實(shí)能表明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是D．
A．容器內(nèi)氣體密度不變 
B．O₂、SO₂的消耗速率之比為1：2 
C．n（SO₂）：n（O₂）：n（SO₃）=2：1：2 
D．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
②450℃、0.1MPa下，將2.0molSO₂和1.0molO₂置于5L密閉容器中開(kāi)始反應(yīng)，保持溫度和容器體積不變，SO₂的轉(zhuǎn)化率（α）隨著時(shí)間（t）的變化如圖1所示，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4050．若維持其他條件不變，使反應(yīng)開(kāi)始時(shí)的溫度升高到500℃，請(qǐng)?jiān)趫D1中畫(huà)出反應(yīng)開(kāi)始到平衡時(shí)SO₂轉(zhuǎn)化率的變化圖象．
（4）已知CuCl₂溶液中，銅元素的存在形式與c（Cl^-）的相對(duì)大小有關(guān)，具體情況如圖2所示（分布分?jǐn)?shù)是指平衡體系中含銅微粒物質(zhì)的量占銅元素總物質(zhì)的量的百分比）
 ①若溶液中含銅微粒的總濃度為amol•L^-1，則X點(diǎn)對(duì)應(yīng)的c（CuCl⁺）=0.56amol/L（用含a的代數(shù)式表示）．
②向c（Cl^-）=1mol•L^-1的氯化銅溶液中滴入少量AgNO₃溶液，則濃度最大的含銅微粒發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CuCl⁺+Ag⁺=AgCl↓+Cu²⁺．

Answer 1

分析 （1）①2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1
②2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1
將方程式$\frac{①+②}{3}$得Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）△H 進(jìn)行相應(yīng)的改變；
（2）K_SP（BaSO₄）=1.1×10¹⁰，假設(shè)兩種溶液的體積都是1L，n[Ba（OH）₂]=0.1mol/L×1L=0.1mol＜n（H₂SO₄）=0.12mol/L×1L=0.12mol，所以硫酸剩余，溶液呈酸性，混合溶液中c（SO₄^2- ）=$\frac{0.12mol-0.1mol}{2L}$=0.01mol/L，c（Ba²⁺）=$\frac{{K}_{sp}}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$；
（3）①可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
②根據(jù)圖知，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為90%，開(kāi)始時(shí)c（SO₂）=$\frac{2.0mol}{5L}$=0.4mol/L、c（O₂）=$\frac{1.0mol}{5L}$=0.2mol/L，參加反應(yīng)的c（SO₂）=0.4mol/L×90%=0.36mol/L，
該反應(yīng)SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）
開(kāi)始（mol/L）0.4    0.2            0
反應(yīng)（mol/L）0.36   0.18        0.36
平衡（mol/L）0.04   0.02       0.36
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）．c（{O}_{2}）}$；
升高溫度正逆反應(yīng)速率都增大，反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間縮短，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，二氧化硫轉(zhuǎn)化率降低；
（4）①若溶液中含銅微粒的總濃度為amol•L^-1，則X點(diǎn)對(duì)應(yīng)的c（CuCl⁺）=amol/L×（1-22%-22%）；
②根據(jù)圖知，氯離子濃度減小，含銅微粒有CuCl⁺變?yōu)镃u ²⁺．

解答 解：（1）①2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1
②2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1
將方程式$\frac{①+②}{3}$得Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）△H=$\frac{-768.2+116.0}{3}$kJ/mol=-217.4kJ/mol，
故答案為：-217.4kJ/mol；
（2）K_SP（BaSO₄）=1.1×10¹⁰，假設(shè)兩種溶液的體積都是1L，n[Ba（OH）₂]=0.1mol/L×1L=0.1mol＜n（H₂SO₄）=0.12mol/L×1L=0.12mol，所以硫酸剩余，溶液呈酸性，混合溶液中c（SO₄^2- ）=$\frac{0.12mol-0.1mol}{2L}$=0.01mol/L，c（Ba²⁺）=$\frac{{K}_{sp}}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{0.01}$mol/L=1.1×10^-8 mol/L，
故答案為：1.1×10^-8 mol/L；
（3）①A．反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變、容器體積不變，所以容器內(nèi)氣體密度始終不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
B．無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)都存在O₂、SO₂的消耗速率之比為1：2，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
C．n（SO₂）：n（O₂）：n（SO₃）=2：1：2 時(shí)該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
D．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小、壓強(qiáng)減小，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化時(shí)正逆反應(yīng)速率相等反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故選D；
②根據(jù)圖知，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為90%，開(kāi)始時(shí)c（SO₂）=$\frac{2.0mol}{5L}$=0.4mol/L、c（O₂）=$\frac{1.0mol}{5L}$=0.2mol/L，參加反應(yīng)的c（SO₂）=0.4mol/L×90%=0.36mol/L，
該反應(yīng)SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）
開(kāi)始（mol/L）0.4    0.2            0
反應(yīng)（mol/L）0.36   0.18        0.36
平衡（mol/L）0.04   0.02       0.36
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）．c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.3{6}^{2}}{0.0{4}^{2}×0.02}$=4050；
升高溫度正逆反應(yīng)速率都增大，反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間縮短，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，二氧化硫轉(zhuǎn)化率降低，其圖象為，
故答案為：4050；；
（4）①若溶液中含銅微粒的總濃度為amol•L^-1，則X點(diǎn)對(duì)應(yīng)的c（CuCl⁺）=amol/L×（1-22%-22%）=0.56amo/L，
故答案為：0.56amol/L；
②根據(jù)圖知，氯離子濃度減小，含銅微粒有CuCl⁺變?yōu)镃u ²⁺，反應(yīng)離子方程式為CuCl⁺+Ag⁺=AgCl↓+Cu²⁺
，故答案為：CuCl⁺+Ag⁺=AgCl↓+Cu²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、外界條件對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)影響、蓋斯定律等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生圖象分析、判斷及計(jì)算能力，注意：只有反應(yīng)前后改變的物理量才能作為平衡判斷依據(jù)，題目難度中等．