Question

【題目】1100℃時，在體積為5L的密閉容器中，發(fā)生可逆反應：Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)并達到平衡，請完成下列各題：

（1）上述反應中涉及的非金屬元素原子的半徑從大到小的順序為_____________，非金屬性最強的元素原子的電子排布式_________________，其電子的自旋方向共有________種。

（2）該反應中O、S屬于同主族元素，比較它們的單質的氧化性_____________________（用化學方程式表示），寫出Na2O的電子式______，比較Na2O和Na2S的熔點高低：Na2O___Na2S。

（3）上述平衡的平衡常數表達式K＝______________________。降低溫度，K值減小，則正反應為_______(填“吸熱”或“放熱”)反應。

（4）能判斷反應達到平衡狀態(tài)的依據是_____________(填序號)。

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量不變 D．各氣體的濃度相等

（5）若初始時加入的Na2SO4為2.84g，10分鐘后達到平衡時Na2SO4的轉化率為45%，V(H2)=__________________。平衡后，向容器中充入1molH2，平衡向_________________（填“正反應方向”、“逆反應方向”或“不移動”），重新達到平衡后，與原平衡相比，H2的體積百分含量_____________(填“增大”、“減小”或“不變”)

Answer 1

【答案】S>O>H 1s22s22p4 2 2H2S+O2→2S+2H2O > [H2O]4/[H2]4 吸熱 BC 27.7.2×10-4mol/（L·min） 正反應方向 不變

【解析】

(1)根據元素周期律和泡利原理解答；

(2)根據同主族元素從上往下非金屬性減弱即氧化性減弱的規(guī)律和離子晶體熔沸點變化規(guī)律解答；

(3)固體不寫在平衡常數表達式中，平衡常數K==，降低溫度，K值減小，說明平衡逆向進行；

(4)判斷平衡的標志需要符合“變”到“不變”的物理特征以及建立平衡根本原因是正反應速率與逆反應速率相等；

(5)根據反應Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)中的系數關系，計算V(H2)；根據勒夏特列原理，增大反應物濃度將使得平衡向著正方向移動，由于該反應為氣體前后氣體體積相等的反應，依據等效平衡的特點回答。

(1)方程式中出現的三種非金屬元素分別為H、O、S，根據元素周期律電子層數越多半徑越大，可知半徑大小為S>O>H，非金屬最強的為O元素，核外電子數為8，因此根據原子核外電子排布規(guī)則得知1s22s22p4，根據泡利原理可知自旋應該有2種；

(2)根據同主族元素從上往下非金屬性減弱即氧化性減弱的規(guī)律，可知氧氣的氧化性強于硫單質，因此2H2S+O2→2S+2H2O能充分說明和驗證這一結論；電子式是一種表示物質結構的化學表述方式，常見的電子式書寫需要注意離子化合物與共價鍵的書寫，Na2O的電子式為：；離子晶體中，陰陽離子半徑越小，電荷數越多，離子鍵越強，熔沸點越高，反之越低，由氧離子的半徑小于硫離子可知：Na2O>Na2S；

(3) Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)，固體不寫在平衡常數表達式中，平衡常數K==，降低溫度，K值減小，說明平衡逆向進行，逆反應方向是放熱反應，正反應方向為吸熱反應；

(4)A. 反應Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)是氣體體積不變的反應，反應過程中壓強一直不變，混合氣體的壓強不變時，不一定是平衡狀態(tài)，故A錯誤；

B. 反應Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)是氣體體積不變的反應，混合氣體的密度不變時，說明氫氣和水蒸氣的質量不再變化，說明達到平衡狀態(tài)，故B正確；

C. 反應Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)是氣體總物質的量不變的反應，混合氣體的平均相對分子質量不變時，說明氫氣和水蒸氣的質量不再變化，說明達到平衡狀態(tài)，故C正確；

D. 各氣體的濃度相等時，不能說明氫氣和水蒸氣的質量物質的量不再變化，不一定是平衡狀態(tài)，故D錯誤；

正確答案是BC。

(5)若初始時加入Na2SO4物質的量為=0.02mol， 10分鐘后達到平衡時Na2SO4的轉化率為45%，根據反應Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)中的系數關系，能計算出硫酸鈉消耗的物質的量為0.02mol×45%=0.009mol，從而得知反應氫氣的物質的量為0.009mol×4=0.036mol，據此計算V(H2)==7.2×10-4mol/(L·min)；根據勒夏特列原理，增大反應物濃度將使得平衡向著正方向移動，由于該反應為氣體前后氣體體積相等的反應，依據等效平衡的特點，氫氣的百分含量依然不變。