Question

【題目】“循環經濟”和“低碳經濟”是目前備受關注的課題，因而對碳、硫及其化合物的綜合利用 成為研究的熱點。

（1）下列事實中，能用來比較碳元素和硫元素的非金屬性強弱的是____________（填字母）。

A．SO2具有漂白性而CO2沒有

B．少量H2SO3可與Na2C03反應生成NaHCO3

C．SO2能使酸性KMnO4溶液褪色而CO2不能

D．Na2CO3溶液顯堿性，而Na2SO4溶液顯中性

（2）通過熱循環進行能源綜合利用的反應系統的原理如下圖所示。

系統（Ⅱ）制取氫氣的熱化學方程式為________________________；

兩個系統制得等量的H2時所需能量較少的是________________________。

（3）向10L恒容密閉容器中充入2 molCO和1molSO2，發生反應2CO（g）+SO2（g）S（g）+2CO2（g）。CO和CO2的平衡體積分數（）與溫度（T）的變化關系如下圖所示。

①圖中表示CO的平衡體積分數與溫度的變化關系的曲線為_____________（填“L1”或“L2”）。

②T1℃時，SO2的平衡轉化率a1=_____________，反應的平衡常數K1=_____________。

③只改變下列條件，既能加快該反應的反應速率，又能增大CO的平衡轉化率的是_____________（填字母）。

A．增大壓強

B．充入一定量的H2S

C．充入一定量的SO2

D．加入適當催化劑

④向起始溢度為T1℃的10L絕熱容器中充入2molCO和1molSO2，重復實驗，該反應的平衡常數K2___（填“＞”“＜”或“=”）K1，理由為______________________。

Answer 1

【答案】D S（g）+2H2O（g）SO2（g）+2H2（g） △H=-90.0kJmol-1 系統（Ⅱ） L2 50% 1 C < 該反應為吸熱反應，平衡時絕熱容器內的溫度低于恒溫容器內的溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小

【解析】

(1)比較非金屬性，可利用非金屬元素氣態氫化物的穩定性，和最高價氧化物對應的水化物的酸性，S的最高價的氧化物的水化物為硫酸，不能利用亞硫酸。

（2）蓋斯定律求反應熱。

（1）SO2具有漂白性，其原因為SO2與有色物質反應生成不穩定的無色物質，與元素的非金屬性無 關，A錯誤；少量H2SO3可與Na2CO3反應生成 NaHCO3，證明H2SO3的酸性強于HCO3-的酸性，但不能比較碳元素與硫元素的非金屬性強弱，B錯誤；S02能使酸性KMnO4溶液褪色.體現其還原性，低價 態氧化物的還原性強弱不能用來比較元素的非金屬性 強弱，C錯誤；Na2CO3溶液顯堿性說明H2CO3為弱酸，Na2SO4溶液顯中性說明H2SO4為強酸，最高價氧化物對應的水化物的酸性越強，元素的非金屬性越強，D正確。答案選D；

（2）由信息知，①CO2（g）+C（s）2CO（g） △H1= + 172.4 kJ mol-1，②Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s） + CO2 （g） △H2 =+ 17.2 kJ mol-1，③3FeO（s）+ H2O（g） Fe3O4（s） + H2（g） △H3= -58. 2 kJ·mol-1， ④2CO（g）+SO2（g）S（g）+2CO2（g） △H4= +8.0 kJ mol-1，應用蓋斯定律得系統（Ⅰ）中熱化學碳水循環制取氫氣的熱化學方程式為①+②×2+③×2，即 C（s）+ 2H2O（g）CO2（g）+2H2（g） △H=+90.4 kJ mol-1；系統（Ⅱ）中熱化學硫水循環聯產氫氣和二氧化硫的熱化學方程式為②×2 +③×2 -④，即 S（g）+2H2O（g）SO2（g）+2H2（g） △H= -90.0 kJ mol-1。系統（Ⅰ）為吸熱反應，系統（Ⅱ） 為放熱反應，故制得等量的H2時所需能量較少的是系統（Ⅱ）。答案為S（g）+2H2O（g）SO2（g）+2H2（g） △H= -90.0 kJ mol-1 系統（Ⅱ）；

（3）①該反應為吸熱反應，溫度升高，平衡正向移動，CO的平衡體積分數減小，CO2的平衡體積分數增大， 故圖中表示CO的平衡體積分數與溫度的變化關系的曲線為L2。答案為L2；

②由圖中信息，T1℃時，M點對應體系中CO和CO2的平衡體積分數相等，則平衡時CO和CO2的物質的量相等，設參與反應的SO2的物質的量為x，根據“三段式”span>法可得2mol-2x=2x，解得x=0.5 mol，故SO2的平衡轉化率α1=×100%=50%。同時計算得CO（g）、SO2（g）、S（g）、CO2（g）的平衡濃度分別為 0.1 molL-1、0.05molL-1、0. 05 molL-1、 0.1molL-1，故該反應的平衡常數K1=1。答案為50% 1；

③該反應為反應前后氣體分子數不變的吸熱反應，故 增大壓強，平衡不移動，A錯誤；充入一定贄H2S后， 其與SO2反應生成硫單質，平衡逆向移動，CO的平衡 轉化率減小，反應速率減小，B錯誤；充入一定量SO2，SO2的濃度增大，平衡正向移動，CO的平衡轉化率增 大，反應速率加快，C正確；加入催化劑，平衡不移動，D 錯誤。答案選C；

④該反應為吸熱反應，平衡時絕熱容器內的溫度低于恒溫容器內的溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小。答案為< 該反應為吸熱反應，平衡時絕熱容器內的溫度低于恒溫容器內的溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小。