Question

【題目】生產、生活中產生的廢水、廢氣是環境污染的重要源頭。在環境治理方面人們可利用I2O5和Na2SO3等化工產品實現對廢水和廢氣的治理。

（1）利用I2O5的氧化性處理廢氣H2S，得到S、I2兩種單質，發生反應的化學方程式為________________。

（2）利用I2O5也可消除CO的污染，其反應原理為I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s) ΔH。已知在不同溫度（T1、T2）下，向裝有足量I2O5固體的2 L恒容密閉容器中通入2 mol CO，測得CO2氣體的體積分數φ(CO2)隨時間t的變化曲線如圖所示。

①溫度為T2時，0～2 min 內，CO2的平均反應速率υ(CO2)=__________________。

②b點時CO的轉化率為__________，化學反應的平衡常數K=_______（填表達式）。

③反應：I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)的ΔH______0（填“>”“<”或“=”）。

④上述反應在T1下達到平衡時，再向容器中充入物質的量均為2 mol的CO和CO2氣體，則化學平衡________（填“向左”“向右”或“不”）移動。

⑤下列現象，可以表示上述反應達到平衡狀態的是____________（填字母）。

A．容器內的壓強不再變化 B．混合氣的平均相對分子質量不再變化

C．混合氣的密度不再變化 D．單位時間內消耗CO和生成CO2的物質的量之比為1∶1

（3）Na2SO3具有還原性，其水溶液可以吸收Cl2(g)，減少環境污染。

已知反應：①Na2SO3(aq)+Cl2(g)+H2O(l) Na2SO4(aq)+2HCl(aq) ΔH1=a kJ·mol1

②Cl2(g)+H2O(l) HCl(aq)+HClO(aq) ΔH2=b kJ·mol1

試寫出Na2SO3(aq)與HClO(aq)反應的熱化學方程式：________________________。

（4）某工業廢水中含有Hg2+、Cu2+等離子。取一定量的該工業廢水，向其中投入一定量的MnS固體，當CuS開始沉淀時，溶液中=____________（結果保留兩位有效數字）。

[已知：Ksp(HgS)=6.4×1053，Ksp(CuS)=1.3×1036，Ksp(MnS)=2.5×1013。]

Answer 1

【答案】（1）I2O5+5H2SI2+5S+5H2O（2分）

（2）①0.15 mol·L1·min1（2分） ②80%（2分） （1分） ③<（1分）

④向右（1分） ⑤BC（2分）

（3）Na2SO3 (aq)+HClO(aq)Na2SO4 (aq)+HCl(aq) ΔH=(ab) kJ·mol1（2分）

（4）4.9×1017（3分）

【解析】（1）根據題目信息，反應中氧化劑為I2O5，H2S為還原劑，結合得失電子相等，可寫出方程式：I2O5+5H2SI2+5S+5H2O。

（2）①該反應是氣體分子數不變的反應，開始時CO的濃度為1 mol·L1，總氣體濃度始終不變。2 min 時，CO2的濃度為0.3 mol·L1，所以υ(CO2)==0.15 mol·L1·min1。②b點對應CO2的體積分數為0.8，在該點CO消耗的濃度為0.8 mol·L1，所以，α(CO)=80%。根據反應方程式，可知平衡常數的表達式為K=。③由圖可知T2溫度下先達到平衡，說明T2>T1，在平衡狀態下由T2到T1，φ(CO2)增大，說明平衡向右移動，故正反應放熱，即ΔH <0。④達到平衡時，b點對應CO2的體積分數為0.8，在該點CO消耗的濃度為0.8 mol·L1，c(CO2)= 0.8 mol·L1，c(CO)= 0.2 mol·L1，根據化學平衡常數表達式K===45，在T1下達平衡時，充入物質的量均為2 mol的CO和CO2氣體，則相當于CO和CO2的濃度均增加了1 mol·L1，化學反應的濃度商Q===<45，Q<K，化學平衡向右移動。⑤反應方程式兩邊氣體的化學計量數相同，故在反應過程中容器內的壓強始終不變，A項錯誤。混合氣的平均相對分子質量=，在反應過程中混合氣的質量發生變化，物質的量不變，所以容器內混合氣的平均相對分子質量不變，則說明達到平衡，B項正確。混合氣體的密度ρ=，在反應過程中混合氣的質量發生變化，故密度不變可作為達到平衡的標志，C項正確。根據化學方程式知，單位時間內消耗CO和生成CO2的物質的量之比為1∶1恒成立，D項錯誤。

（3）根據蓋斯定律，由①②可得：Na2SO3(aq)+HClO(aq)Na2SO4 (aq)+HCl(aq) ΔH=(ab) kJ·mol1。

（4）根據溶度積可知，當CuS開始沉淀時，溶液中c(Cu2+)=，c(Hg2+)=，在同一溶液中，c(S2)相同，故===4.9×1017。