Question

【題目】“循環(huán)經(jīng)濟”和“低碳經(jīng)濟”是目前備受關(guān)注的課題，因而對碳和硫的化合物的綜合利用成為研究的熱點。請回答下列問題：

（1）下列事實中，不能用來比較碳元素和硫元素非金屬性強弱的是______（填選項字母）。

A．有漂白性而沒有

B．少量能與反應(yīng)生成

C．能使酸性溶液褪色而不能

D．溶液顯堿性而溶液顯中性

（2）下圖是通過熱循環(huán)進行能源的綜合利用和污染治理的反應(yīng)系統(tǒng)原理。

系統(tǒng)（Ⅱ）制氫氣的熱化學(xué)方程式為_________；兩個系統(tǒng)制得等量的H2所需能量較少的是________。

（3）向10 L恒容密閉容器中充入2 mol CO和1 mol ，發(fā)生反應(yīng)2CO(g)＋SO2 (g)S(g)＋2CO2 (g)。CO和CO2的平衡體積分?jǐn)?shù)（φ）與溫度（T）的關(guān)系如圖所示。

①圖中能表示CO的平衡體積分?jǐn)?shù)與溫度關(guān)系的曲線為______（填“L1”或“L2”）。

②T1 ℃時，的平衡轉(zhuǎn)化率α1＝_______，反應(yīng)的平衡常數(shù)_________。

③只改變下列條件，既能加快該反應(yīng)速率，又能增大CO的平衡轉(zhuǎn)化率的是_____（填選項字母）。

A．增大壓強 B．充入一定量

C． 充入一定量 D．加入適當(dāng)催化劑

④向起始溫度為 ℃的10 L絕熱容器中充入2 mol CO和1 mol ，重復(fù)實驗，該反應(yīng)的平衡常數(shù)_____（填“＞”“＜”或“＝”），理由為_____。

Answer 1

【答案】D S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol 系統(tǒng)（Ⅱ） L2 50% 1 B ＜ 該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，平衡時絕熱容器內(nèi)的溫度低于恒溫器內(nèi)的溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小

【解析】

（1）比較非金屬性，可利用非金屬元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性和最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性，S的最高價氧化物的水化物為硫酸，不能利用亞硫酸；

（2）根據(jù)蓋斯定律求反應(yīng)熱；

（3）根據(jù)題中所給的圖像進行分析。

（1）A.SO2具有漂白性，其原因為SO2與有色物質(zhì)反應(yīng)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，與元素的非金屬性無關(guān)，故A錯誤；

B.少量H2SO3能與Na2CO3反應(yīng)生成NaHCO3，證明H2SO3的酸性強于HCO3-的酸性，但不能比較碳元素和硫元素非金屬性強弱，故B錯誤；

C.SO2能使酸性KMnO4溶液褪色，體現(xiàn)其還原性，低價態(tài)氧化物的還原性強弱不能用來比較元素的非金屬性強弱，故C錯誤；

D.Na2CO3溶液顯堿性說明H2CO3為弱酸，而Na2SO4溶液顯中性說明H2SO4為強酸，最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性越強，元素的非金屬性越強，故D正確。

故答案為：D。

（2）由信息知：①CO2(g)+C(s)2CO(g) H1=+172.4kJ/mol，②Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) H1=+17.2.kJ/mol，③3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g)H3=-58.2kJ/mol，④2CO(g)+2SO2(g)S(s)+2CO2(g)，H4=+8.0kJ/mol，應(yīng)用蓋斯定律得到系統(tǒng)（Ⅰ）中熱化學(xué)碳水循環(huán)制取氫氣的熱化學(xué)方程式為①+②×2+③×2，即C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) H=+90.4kJ/mol，系統(tǒng)（Ⅱ）中熱化學(xué)硫水循環(huán)聯(lián)產(chǎn)氫氣和二氧化硫的熱化學(xué)方程式為②×2+③×2-④，即S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol，系統(tǒng)（Ⅰ）為吸熱反應(yīng)，系統(tǒng)（Ⅱ）為放熱反應(yīng)，故制得等量的H2所需能量較少的系統(tǒng)（Ⅱ），故答案為：S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol；系統(tǒng)（Ⅱ）。

（3）①該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡正向移動，CO的平衡體積分?jǐn)?shù)減小，CO2的平衡體積分?jǐn)?shù)增大，故圖中表示CO的平衡體積分?jǐn)?shù)與溫度關(guān)系的曲線為L2，故答案為：L2。

②由圖中信息，T1℃時，M點對應(yīng)體系中CO和CO2的平衡體積分?jǐn)?shù)相等，則平衡時CO和CO2的物質(zhì)的量相等，設(shè)參與反應(yīng)的SO2的物質(zhì)的量為x，根據(jù)三段式法可得2mol-2x=2x，解得x=0.5mol，故SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=50%，同時計算得CO(g)、SO2(g)、S(g)、CO2(g)的平衡濃度分別為0.1mol/L、0.05mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L，故該反應(yīng)的平衡常數(shù)K1=1，故答案為：50%，1。

③A.該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)不變的吸熱反應(yīng)，故增大壓強，平衡不移動，故A錯誤；

B.充入一定量SO2，SO2的濃度增大，平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，反應(yīng)速率增大，故B正確；

C.充入一定量H2S后，其與SO2反應(yīng)生成硫單質(zhì)，平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)速率減小，故C錯誤；

D.加入適當(dāng)催化劑，平衡不移動，故D錯誤。

故答案為：B。

④該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，平衡時絕熱容器內(nèi)的溫度低于恒溫器內(nèi)的溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故答案為：＜，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，平衡時絕熱容器內(nèi)的溫度低于恒溫器內(nèi)的溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小。