Question

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。

（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS₂晶体，发生如下反应：

TaS₂（s）+2I₂（g） TaI₄（g）+S₂（g） （Ⅰ）

某温度反应（Ⅰ）的K＝4，向某恒容密闭容器中加入1mol I₂（g）和足量TaS₂（s），I₂（g）的平衡转化率为        　       。

（2）如下图所示，反应（Ⅰ）在石英真空管中进行，先在温度高（T₂）的一端放入未提纯的TaS₂粉末和少量I₂（g），加热一段时间后，在另一端温度低（T₁）的一端得到了纯净的TaS₂晶体，则该正反应的△H     0（填“＞”或“＜”），上述反应体系中循环使用的物质是       。

（3）上图为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na + xS＝Na₂S_x，正极的电极反应式为____________________________。M（由Na₂O和Al₂O₃制得）的两个作用是________________________________________________和隔离钠与硫。

（4）写出Na₂S溶液水解的离子方程式_______________________________________ ，Na₂S溶液中c(H^＋)+ c(Na^＋)＝________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）80%（2分）（2）＞（1分）； I₂（2分）（3）xS＋2e^－＝S_x^2－（2分）；离子导电（2分）

（4）S^2－＋H₂OHS^－＋OH^－、HS^－＋H₂OH₂S＋OH^－（2分，只写第一步也可得分）

c(HS^－)+2c(S^2－)+c(OH^－) （2分）

【解析】

试题分析：（1）    TaS₂（s）+2I₂（g） TaI₄（g）+S₂（g）

起始量（mol）           1             0       0

转化量（mol）           2x            x       x

平衡量（mol）         1－2x           x       x

由于反应前后体积不变，因此可以用物质的量代替物质的量浓度表示其平衡常数，即

＝4＝

解得x＝0.4

所以I₂（g）的平衡转化率为×100%＝80%

（2）加热一段时间后，在另一端温度低（T₁）的一端得到了纯净的TaS₂晶体，这说明低温有利于TaS₂晶体的生成，因此逆反应是放热反应，则正方应是吸热反应，即△H＞0；先在温度高（T₂）的一端放入未提纯的TaS₂粉末和少量I₂（g），而最后又产生单质碘，因此单质碘是可以循环的物质。

（3）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。根据方程式2Na + xS＝Na₂S_x可知，钠是还原剂，做负极，S单质是氧化剂，在正极得到电子，因此正极反应式为xS＋2e^－＝S_x^2－。在熔融状态下，Na₂O和Al₂O₃能电离出阴阳离子而使电解质导电，因此另外一种作用是离子导电。

（4）硫化钠是强碱弱酸盐，S^2－水解溶液显碱性，因此Na₂S溶液水解的离子方程式为S^2－＋H₂OHS^－＋OH^－、HS^－＋H₂OH₂S＋OH^－；根据电荷守恒可知Na₂S溶液中c(H^＋)+ c(Na^＋)＝c(HS^－)+2c(S^2－)+c(OH^－)。

考点：考查平衡常数的应用、外界条件对平衡状态的影响、原电池的应用与判断以及水解方程式的书写和溶液中离子浓度关系判断