Question

【題目】硫及其化合物廣泛分布于自然界中，硫酸工業在國民經濟中占有極其重要的地位，運用相關原理回答下列問題：

（1）硫酸生產中，根據化學平衡原理來確定的條件或措施有_______（填序號）。

A．礦石加入沸騰護之前先粉碎

B．使用V2O5作催化劑

C．接觸室中不使用很高的溫度

D．凈化后爐氣中要有過量的空氣

E．接觸氧化在常壓下進行

（2）若實驗室在537℃、1.01×105Pa和催化劑存在條件下，向某密閉容器中充入2mol SO2和2mol O2，此時體積為10L，在溫度和壓強不變條件下20分鐘后反應達到平衡，SO3體積分數為0.5。

①該溫度下，從反應開始至平衡時氧氣的平均反應速率是_______；

②該溫度下，反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數的值為_______________。

（3）工業上冶煉銅主要以黃銅礦（主要成分CuFeS2）為原料，經過多歩反應將銅元素還原為銅。其中有一步為：2Cu2S+3O2(g) === 2Cu2O+2SO2。試從反應的自發性判斷此反應的ΔH________0 (填“＞”、“＝”或“＜”)。

（4）用電解的方法將硫化鈉溶液氧化為多硫化物的研究具有重要的實際意義，將硫化物轉變為多硫化物是電解法處理硫化氫廢氣的一個重要內容。如圖，是電解產生多硫化物的實驗裝置：

①已知陽極的反應為：(x+1)S2－=== Sx+S2－+2xe－，則陰極的電極反應式是：__________。當反應轉移xmol電子時，產生的氣體體積為_________（標準狀況下）。

②將Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液時，通常是在氮氣氣氛下溶解。其原因是（用離子方程式表示）：____________。溶液中離子濃度由大到小的順序____________。

Answer 1

【答案】 CD 4×10－3mol/(L·min) 133.3 ＜ 2H2O+2e－=== 2OH－+H2↑ 11.2xL 2S2－＋O2＋2H2O === 2S↓＋4OH－ c(Na＋) > c(S2－) > c(OH－) > c(HS－) > c(H＋)

【解析】試題分析：以硫的化合物中黃銅礦冶煉、SO2的催化氧化、硫酸的工業生產、電解法制取多硫化物和硫化鈉溶液的配置為載體，考查考生對化學平衡的移動、化學反應速率和化學平衡常數的計算、化學反應的自發性、電解原理及其簡單計算、鹽類的水解、離子濃度大小的比較等知識的掌握情況，考查考生利用化學解決實際問題的能力。考點多而分散，解提過程中需要合理調動已有知識，準確應用相關原理進行分析解答。

解析：（1）硫酸生產中，A、礦石加入沸騰爐之前先粉碎是為了增大礦石與空氣的接觸面積，促進礦石更快、更充分燃燒，因此A錯誤。B、催化劑與化學平衡移動無關，B錯誤。C、接觸室中SO2的催化氧化是一個體積減小的放熱反應，不使用很高溫度是從化學平衡角度，放熱反應降低溫度時平衡正向移動，從而提高SO2的轉化率，C正確。D、凈化后爐氣中含有過量空氣時，過量的氧氣能夠使接觸室中化學平衡正向移動，提高SO2的轉化率，D正確。E、接觸室中的平衡體系加壓時平衡正向移動，所以“在常壓下進行”一定不是從化學平衡角度采取的措施，而是考慮設備的制造成本，E錯誤。正確答案CD。（2）設反應消耗O2 x mol，則消耗SO2 2x mol，反應生成SO3 2x mol，平衡體系中氣體總量(2-2x)+(2-x)+2x=4-x mol，此時SO3體積分數為 ，x=0.8mol。v(O2)=，該溫度下反應平衡常數為 133.3。答案：4×10－3mol/(L·min)、133.3 。（3）反應后氣體物質的量減小，熵減小△S<0，反應能夠自發進行，因此△G<0。△G=△H-T△S，所以△H<0。答案：<。（4）①溶液中主要陽離子是Na+和H+，陽極電極C是一種惰性電極，所以H+在陽極放電產生H2，電極反應式為2H++2e-=H2↑。當轉移x mol電子時，標準狀況下產生H2： 答案：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e－=2OH－+H2↑ 、11.2x L。②Na2S中-2價S元素具有較強的還原性，Na2S溶液配制的過程中可能被空氣中氧氣氧化2Na2S+O2+2H2O=4NaOH+2S↓，所以通常是在氮氣氣氛下溶解。Na2S溶于水后，c(Na+)>c(S2-)，S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-，且第一步水解會抑制第二步水解，所以第一步水解程度更大，則c(S2－) > c(OH－) > c(HS－) > c(H＋)。答案：2S2－＋O2＋2H2O = 2S↓＋4OH－ 、c(Na＋) > c(S2－) > c(OH－) > c(HS－) > c(H＋)。