Question

【题目】利用化学反应原理研究碳、硫及其化合物的性质具有重要意义。

（1）工业上用炭还原辉铜矿（主要成分是Cu2S），可制取金属铜。

已知反应的热化学方程式如下：

C(s)+S2 (g) ═CS2 (g) △H1=150 KJ/mol

Cu2S(s)+H2 (g) ═2Cu(s)+H2S (g) △H2=59.5KJ/mol

2H2S (g) ═2H2 (g) +S2 (g) △H3=170KJ/mol

通过计算，可知用炭还原Cu2S 制取金属铜和CS2（g） 的热化学方程式为___________。

（2）为研究反应2H2S（g）2H2（g）+S2（g）对上述工业过程的影响，兴趣小组进行如下探究：

①向三个体积均为1L的恒容密闭容器中分别加入1molH2S，进行H2S分解实验。不同温度下测得H2S 的转化率与时间的关系如图1所示：

T1温度下，0～5min S2（g）的平均反应速率v（S2）=____________mol．L－1．min－1，反应平衡常数K=_____molL－1．温度T1、T2、T3 由高到低的顺序是__________。

②T4温度时，向1L的恒容密闭容器中加入1.8molH2（g）、1.2molS2（g），达到平衡后测得S2（g）和H2S（g）的浓度相等，则T4_____ T1 （填“＜”、“=”或“＞”）。

（3）T℃时，向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH 溶液，所得溶液中三种微粒H2C2O4、HC2O4－、C2O42－ 的物质的量分数（δ） 与pH的关系如图2所示：

①草酸的电离常数分别为K1与K2，则=_____。

②按投料比n（Na2C2O4）：n（NaHC2O4）=2：1配成溶液，下列有关该溶液的叙述正确的是_____（填序号）。

A．该溶液的pH为4.2

B.3c（Na+）+c（H+）=c（OH－）+c（HC2O4－）+2c（C2O42－）

C.3c（Na+）=5[c（HC2O4－）+c（C2O42－）+c（H2C2O4）]

D.3c（OH－）+c（C2O42－）=3c（H+）+2c（HC2O4－）+5c（H2C2O4）

（4）含碳的甲醇（CH3OH）的废水随意排放会造成水污染，可用ClO2将其氧化为CO2，然后再加碱中和即可。

①写出处理甲醇酸性废水过程中，ClO2与甲醇反应的离子方程式：___________________。

②常温下，向100 mL0.1mol/L的NaOH溶液中通入一定量的CO2。为探究反应后混合溶液的成分，向其中逐滴加入0.1 mol/L的HCl溶液。溶液产生气体前，消耗V( HCl)=V1；溶液刚好不再产生气体时，消耗V( HCl) =V2。当V1 <V2 <2Vl时，混合溶液中溶质的成分为________

Answer 1

【答案】C（s）+2Cu2S（s）=4Cu（s）+CS2（g）△H=439KJmol－l 0.02 6.25×10－3 T3＞T2＞T1 ＞ 103 CD 5CH3OH＋6ClO2＝6Cl－＋5CO2＋6H＋＋7H2O NaOH、Na2CO3

【解析】

(1) ①C(s)+S2 (g) ═CS2 (g) △H1=150 kJ/mol

②Cu2S(s)+H2 (g) ═2Cu(s)+H2S (g) △H2=59.5 kJ/mol

③2H2S (g) ═2H2 (g) +S2 (g) △H3=170 kJ/mol

由①+②2+③可得：C(s)+2 Cu2S(s)=4 Cu(s)+ CS2 (g) 的△H；
(2) T1温度下，0～5min S2（g）的平均反应速率v（S2）=，据此计算回答；根据三行式计算平衡常数；反应是吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；
(3)①平衡常数随温度变化，不随浓度变化，图象中根据（1.2，0.5）可计算出K1，根据（4.2，0.5）可计算出K2，据此回答；
②按投料比n（Na2C2O4）：n（NaHC2O4）=2：1配成溶液，存在电荷守恒：c（Na+）+c（H+）=c（OH－）+c（HC2O4－）+2c（C2O42－），存在物料守恒：3c（Na+）=5[c（HC2O4－）+c（C2O42－）+c（H2C2O4）]，根据图中信息来回答即可。

（4）①根据信息：二氧化氯和甲醇反应，生成Cl-、CO2和水，根据电子得失守恒写出离子方程式；

②按照混合溶液中可能成分的几种情况，逐滴加入盐酸，根据依次发生的反应，看对应盐酸所用体积是否为V1 <V2 <2Vl，来确定溶质的成分。

(1) ①C(s)+S2 (g) ═CS2 (g) △H1=150 kJ/mol

②Cu2S(s)+H2 (g) ═2Cu(s)+H2S (g) △H2=59.5 kJ/mol

③2H2S (g) ═2H2 (g) +S2 (g) △H3=170 kJ/mol

由①+②2+③可得：C(s)+2 Cu2S(s)=4 Cu(s)+ CS2 (g) 的△H=150 kJ/mol+（59.5 kJ/mol）2+170 kJ/mol=439 kJ/mol，

因此，本题正确答案是：C(s)+2 Cu2S(s)=4 Cu(s)+ CS2 (g) △H=439KJmol－l ；
(2)① 2H2S（g）2H2（g）+S2（g），
起始浓度（mol/L） 1 0 0
变化浓度（mol/L） 0.2 0.2 0.1
平衡浓度（mol/L） 0.8 0.2 0.1
T1温度下，0～5min S2（g）的平均反应速率

v（S2）====0.02 mol．L－1．min－1，
反应平衡常数K===6.2510-3，反应是吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大，所以温度T1、T2、T3由高到低的顺序是T1、T2、T3；
因此，本题正确答案是：0.02 ；6.25×10－3 ；T3＞T2＞T1；
②T4温度时，向1L的恒容密闭容器中加入1.8molH2（g）、1.2molS2（g），达到平衡后测得S2（g）和H2S（g）的浓度相等，说明反应正向进行，所以T4高于T1。
因此，本题正确答案是：>；

(3)①坐标（1.2，0.5）时H2C2O4和HC2O4－的含量相同，则K1=c(H+)=10-1.2，坐标（4.2，0.5）时HC2O4－和C2O42－的浓度相等，K2=c(H+)=10-4..2，则==1000，

因此，本题正确答案是：103；

②A、按投料比n（Na2C2O4）：n（NaHC2O4）=2：1配成溶液，此时三种微粒H2C2O4、HC2O4－、C2O42－的物质的量分数不是0.5，所以该溶液的pH不是4.2，故A错误；
B、按投料比n（Na2C2O4）：n（NaHC2O4）=2：1配成溶液，存在电荷守恒：c（Na+）+c（H+）=c（OH－）+c（HC2O4－）+2c（C2O42－），故B错误；
C、n（Na2C2O4）：n（NaHC2O4）=2：1的溶液中存在物料守恒：3c（Na+）=5[c（HC2O4－）+c（C2O42－）+c（H2C2O4）]，所以C选项是正确的；
D. 3c（Na+）=5[c（HC2O4－）+c（C2O42－）+c（H2C2O4）]，的溶液中存在电荷守恒：c（Na+）+c（H+）=c（OH－）+c（HC2O4－）+2c（C2O42－），存在物料守恒：3c（Na+）=5[c（HC2O4－）+c（C2O42－）+c（H2C2O4）]，整理得到：3c（OH－）+c（C2O42－）=3c（H+）+2c（HC2O4－）+5c（H2C2O4），所以D选项是正确的。
因此，本题正确答案是：CD；

（4）①根据信息：二氧化氯和甲醇反应，生成Cl-、CO2和水，所以反应方程式为：6ClO2+5CH3OH=6Cl-+5CO2+6H++7H2O，

因此，本题正确答案是：6ClO2+5CH3OH=6Cl-+5CO2+6H++7H2O；

②若混合溶液中成分为NaOH、Na2CO3时，逐滴加入盐酸，依次发生反应：H++OH-=H2O、CO32-+H+=HCO3-，HCO3-+H+=H2O+CO2↑，假设NaOH有amol，Na2CO3有bmol，则刚产生气体时，消耗盐酸的物质的量为(a+b)mol，溶液中不再产生气体时，消耗的盐酸的物质的量为(a+2b)mol，因为a+b<a+2b<2(a+b)，则对应盐酸所用体积为V1 <V2 <2Vl，故混合溶液中溶质的成分为NaOH、Na2CO3；

若混合溶液中成分为NaOH、NaHCO3时，溶液不能大量共存，故不可能；

若混合溶液中成分为NaHCO3、Na2CO3时，逐滴加入盐酸，依次发生反应：CO32-+H+=HCO3-、HCO3-+H+=H2O+CO2↑，假设NaHCO3有amol，Na2CO3有bmol，则刚产生气体时，消耗盐酸的物质的量为bmol，溶液中不再产生气体时，消耗的盐酸的物质的量为(a+2b)mol，对应的溶液体积为V2 >2Vl，，故不符合题意；

综上所述，本题正确答案为NaOH、Na2CO3。

因此，本题正确答案是：NaOH、Na2CO3。