Question

12．物質(zhì)的類(lèi)別和核心元素的化合價(jià)是研究物質(zhì)性質(zhì)的兩個(gè)重要視角．硫及其化合物與價(jià)態(tài)變化為坐標(biāo)的二維轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示．完成下列填空：

（1）圖1中X的水溶液在空氣中放置易變渾濁，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O；
（2）下列物質(zhì)用于Na₂S₂0₃制備，從氧化還原反應(yīng)的角度分析，理論上有可能實(shí)現(xiàn)的方案是（選填編號(hào)）bd．
a、Na₂S+S    b、Z+S    C、Na₂SO₃+Y    d、NaHS+NaHSO₃
（3）請(qǐng)補(bǔ)充完整焙燒明礬的化學(xué)方程式：
4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S=2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O
（4）研究反應(yīng)Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S+SO₂+H₂O的速率時(shí)，下列方案合理的是b．
a．測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)生成S0₂的體積，得出該反應(yīng)的速率
b．研究濃度、溫度等因素對(duì)該反應(yīng)速率的影響，比較反應(yīng)出現(xiàn)渾濁的時(shí)間
c．用Na₂S₂0₃（S）分別與濃、稀硫酸反應(yīng)，研究濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響
（5）治理含CO、S0₂的煙道氣，以鋁釩土做催化劑，將CO、SO₂在380℃時(shí)轉(zhuǎn)化為S和一種無(wú)毒氣體．己知：
①硫的熔點(diǎn)：112.8℃、沸點(diǎn)：444.6℃；
②反應(yīng)每得到Imol硫，放出270kJ的熱量．寫(xiě)出該治理煙道氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2CO（g）+SO₂（g）$\frac{\underline{\;鋁礬土\;}}{380}$S（l）+2CO₂（g）△H=-270kJ/mol．
③一定條件下，將CO與SO₂以體積比為4：1置于恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列選項(xiàng)能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是cd（填寫(xiě)字母序號(hào)）．
a．v （CO）：v（S0₂）=2：1   
b．平衡常數(shù)不變
c．氣體密度不變    
d．CO₂和SO₂的體積比保持不變
測(cè)得上述反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，混合氣體中CO的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{7}{11}$，則SO₂的轉(zhuǎn)化率為60%．
（6）其他條件相同、催化劑不同時(shí)，上述反應(yīng)中SO₂的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖2．不考慮催化劑價(jià)格因素，生產(chǎn)中選鋁礬土做催化劑的主要原因是鋁釩土作催化劑，在相對(duì)較低溫度下，單位時(shí)間內(nèi)獲得較高的SO₂轉(zhuǎn)化率，能耗小．．

Answer 1

分析 （1）X為H₂S，H₂S在空氣中變渾濁是因?yàn)楸谎鯕庋趸癁镾；
（2）Na₂S₂O₃中S為+2價(jià)，從氧化還原的角度分析，反應(yīng)物中S元素化合價(jià)必須分別大于2和小于2；
（3）分析反應(yīng)中各元素化合價(jià)變化，依據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、原子個(gè)數(shù)守恒配平方程式；
（4）硫代硫酸鈉與稀硫酸反應(yīng)生成了單質(zhì)硫，溶液變渾濁，反應(yīng)速率越快，出現(xiàn)渾濁時(shí)間越短；
（5）②反應(yīng)每得到1mol硫，放出270kJ的熱量，以此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
③反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度保持不變，據(jù)此分析；利用三段式法計(jì)算二氧化硫的轉(zhuǎn)化率；
（6）由圖可知，相同條件下鋁釩土作催化劑時(shí)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率最大．

解答 解：（1）X為H₂S，H₂S在空氣中變渾濁是因?yàn)楸谎鯕庋趸癁镾，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O，故答案為：2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O；
（2）Na₂S₂O₃中S為+2價(jià)，從氧化還原的角度分析，反應(yīng)物中S元素化合價(jià)必須分別大于2和小于2，a中S化合價(jià)都小于2，c中S的化合價(jià)都大于2，bd符合題意，
故答案為：bd；
（3）由原子和元素守恒可知，缺項(xiàng)為水，反應(yīng)中S元素的化合價(jià)由+6價(jià)降低為+4價(jià)，S元素的化合價(jià)由0升高為+4價(jià)，結(jié)合電子、原子守恒可知反應(yīng)為4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O，故答案為：4；3；2；2；9；48H₂O；
（4）根據(jù)硫代硫酸鈉與稀硫酸反應(yīng)生成了單質(zhì)硫，溶液變渾濁，可以判斷反應(yīng)速率快慢，反應(yīng)速率越快，出現(xiàn)渾濁時(shí)間越短，
故答案為：b；
（5）②反應(yīng)每得到1mol硫，放出270kJ的熱量，熱化學(xué)方程式為2CO（g）+SO₂（g）$\frac{\underline{\;鋁礬土\;}}{380℃}$S（l）+2CO₂ （g）△H=-270kJ/mol，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）$\frac{\underline{\;鋁礬土\;}}{380}$S（l）+2CO₂ （g）△H=-270kJ/mol；
③a、CO和SO2的速率之比始終等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，其無(wú)法判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b、溫度不變平衡常數(shù)始終不變，平衡常數(shù)不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c、容器體積不變，S為固態(tài)，反應(yīng)正向進(jìn)行氣體體積減小，當(dāng)氣體質(zhì)量不變時(shí)，說(shuō)明各組分濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d、CO₂和SO₂的體積比保持不變說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
由           2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）
反應(yīng)前（mol） 4       1         0       0
轉(zhuǎn)化了（mol）2x       x         x       2x
平衡后（mol）4-2x     1-x       x       2x
混合氣體中CO的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{7}{11}$，則有$\frac{4-2x}{4-2x+1-x+2x}$=$\frac{7}{11}$，x=0.6，
所以SO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.6}{1}$×100%=60%，
故答案為：cd；60%．
（6）由圖可知，生產(chǎn)中選鋁釩土做催化劑的主要原因是鋁釩土作催化劑，在相對(duì)較低溫度下，單位時(shí)間內(nèi)獲得較高的SO₂轉(zhuǎn)化率，能耗小，
故答案為：鋁釩土作催化劑，在相對(duì)較低溫度下，單位時(shí)間內(nèi)獲得較高的SO₂轉(zhuǎn)化率，能耗�。�

點(diǎn)評(píng) 本題為綜合題，涉及非金屬性比較、氧化還原反應(yīng)、反應(yīng)速率及熱化學(xué)方程式等，側(cè)重反應(yīng)原理中高頻考點(diǎn)的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．