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．

（1）已知25℃時(shí)：SO₂（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+$\frac{1}{x}$S_x（s）△H=akJ/mol 
              2COS（g）+SO₂（g）=2CO₂（g）+$\frac{3}{x}$S_x（s）△H=bkJ/mol．
則COS（g）生成CO（g）與S_x（s）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是：xCOS（g）=xCO（g）+Sx（s）△H=0.5x（b-a）kJ/mol．
（2）工業(yè)上用硫碘開(kāi)路循環(huán)聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸的工藝流程如圖1所示：
①寫(xiě)出反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：SO₂+xI₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI_X．
②在膜反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)：2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）△H＞0．若在一定條件密閉容器中加入1mol HI（g），n（H₂）隨時(shí)間（t）的變化關(guān)系如圖1所示：
③該溫度下，反應(yīng)平衡常數(shù)K=$\frac{1}{64}$，若升高溫度，K值將增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
④電滲析裝置如圖2所示，寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：2I_x^--2e^-=xI₂．該裝置中發(fā)生的總反應(yīng)的化學(xué)方程式：2HI_x=（x-1）I₂+2HI．
⑤上述工藝流程中循環(huán)利用的物質(zhì)是I₂．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式，依據(jù)蓋斯定律（②-①×2）÷2得到；
（2）①由工藝流程圖可知，SO₂、I₂、H₂O反應(yīng)生成H₂SO₄、HI_X，配平書(shū)寫(xiě)方程式；
③由圖1可知，平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，據(jù)此利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，由于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，故可以利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算，該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)增大；
④由圖2可知，在陰極區(qū)I_x^-轉(zhuǎn)化為I^-，在陽(yáng)極區(qū)I_x^-轉(zhuǎn)化為I₂，陽(yáng)極區(qū)的H⁺通過(guò)交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，得以生成HI溶液，即電解HI_x生成I₂、HI；
⑤分析反應(yīng)過(guò)程中參與反應(yīng)最后生成的物質(zhì)可以循環(huán)利用．

解答 解：（1）①SO₂（g）+2CO（g）═2C0₂（g）+$\frac{1}{x}$S_x（s）△H=a kJ•mol^-1；
②2COS（g）+SO₂（g）═2CO₂（g）+$\frac{3}{x}$S_x（s）△H=b kJ•mol^-1．
依據(jù)蓋斯定律（②-①×2）÷2得到：xCOS（g）=xCO（g）+S_x（s）△H=0.5x（b-a）kJ/mol，
故答案為：xCOS（g）=xCO（g）+S_x（s）△H=0.5x（b-a）kJ/mol；
（2）①由工藝流程圖可知，SO₂、I₂、H₂O反應(yīng)生成H₂SO₄、HI_X，反應(yīng)方程式為：SO₂+x I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI_X；
故答案為：SO₂+x I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI_X；
③由圖1可知，平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，則：
            2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）
開(kāi)始（mol）：1        0      0
變化（mol）：0.2       0.1    0.1      
平衡（mol）：0.8       0.1    0.1         
由于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，故可以利用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，故K=$\frac{0.1×0.1}{0．{8}^{2}}$=$\frac{1}{64}$，
該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，
故答案為：$\frac{1}{64}$；增大；
④由圖2可知，在陰極區(qū)I_x^-轉(zhuǎn)化為I^-，在陽(yáng)極區(qū)I_x^-轉(zhuǎn)化為I₂，所以陽(yáng)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為：2I_x^--2e^-=xI₂，H⁺通過(guò)交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，得以生成HI溶液，即電解HI_x生成I₂、HI，反應(yīng)方程式為：2HI_x═（x-1）I₂+2HI；
故答案為：2I_x^--2e^-=xI₂；2HI_x=（x-1）I₂+2HI；
⑤由工藝流程圖可知，SO₂、I₂、H₂O反應(yīng)生成H₂SO₄、HI_X，在電滲析裝置和膜反應(yīng)器中生成碘單質(zhì)，所以上述工藝流程中循環(huán)利用的物質(zhì)是碘單質(zhì)，故答案為：I₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律計(jì)算、離子濃度大小比較、電解原理等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，為高考常見(jiàn)題型，題目難度中等，注意利用守恒思想比較溶液中微粒濃度大小．