Question

6．物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本视角?
（1）图中X的电子式为；其水溶液长期在空气中放置容易变浑浊，该变化体现出：S非金属性比O弱 （填“强”或“弱”）?用原子结构解释原因：同主族元素最外层电子数相同，从上到下，电子层数增多，原子半径增大，得电子能力逐渐减弱?
（2）Na₂S₂O₃是一种用途广泛的钠盐?
①下列物质用于Na₂S₂O₃的制备，从氧化还原反应的角度，理论上有可能的是bd （填字母序号）?
a．Na₂S+S     b．Z+S    c．Na₂SO₃+Y    d．NaHS+NaHSO₃
②已知反应：Na₂S₂O₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O?研究其反应速率时，下列说法正确的是b（填写字母序号）?
a．可通过测定一段时间内生成SO₂的体积，得出该反应的速率
b．可通过比较出现浑浊的时间，研究浓度?温度等因素对该反应速率的影响
c．可通过Na₂S₂O₃固体与稀硫酸和浓硫酸的反应，研究浓度对该反应速率的影响
（3）治理含CO?SO₂的烟道气，可以将其在催化剂作用下转化为单质S和无毒的气体?
①已知：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296kJ•mol^-1
则治理烟道气反应的热化学方程式为2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）△H=-270 kJ•mol^-1?
②一定条件下，将CO与SO₂以体积比为4：1置于恒容密闭容器中发生上述反应，下列选项能说明反应达到平衡状态的是cd （填写字母序号）?
a．v（CO）：v（SO₂）=2：1          
b．平衡常数不变
c．气体密度不变                  
d．CO₂和SO₂的体积比保持不变
测得上述反应达平衡时，混合气体中CO的体积分数为$\frac{7}{11}$，则SO₂的转化率为60%?
（4）最近科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO₂转变为可再生燃料甲醇?甲醇可制作燃料电池?写出以氢氧化钾为电解质的甲醇燃料电池负极反应式CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O?
（5）某同学用沉淀法测定含有较高浓度CO₂的空气中CO₂的含量，经查得一些物质在20℃的数据如下表?

溶解度（s）/g		溶度积（Ksp）
Ca（OH）2	Ba（OH）2	CaCO3	BaCO3
0.16	3.89	2.9×10-9	2.6×10-9

吸收CO₂最合适的试剂是Ba（OH）₂ （填“Ca（OH）₂”或“Ba（OH）₂”）溶液?

Answer 1

分析 （1）X为H₂S，S最外层6个电子，能够与2个H原子形成共价键；H₂S在空气中变浑浊是因为被氧气氧化为S；同主族元素最外层电子数相同，原子半径自上而下逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强；
（2）①Na₂S₂O₃中S为+2价，从氧化还原的角度分析，反应物中S元素化合价必须分别大于2和小于2；
②硫代硫酸钠与稀硫酸反应生成了单质硫，溶液变浑浊，反应速率越快，出现浑浊时间越短；
（3）①由信息可知转化为单质S和无毒的气体二氧化碳，利用已知热化学方程式，利用盖斯定律可知①×2-②得到2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）；
②反应达到平衡状态时正逆反应速率相等，各组分浓度保持不变；利用三段式法得到平衡的各物质浓度，由达平衡时混合气体中CO的体积分数为$\frac{7}{11}$计算转化的量，再计算二氧化硫的转化率；
（4）甲醇作燃料电池，以氢氧化钾为电解质，则负极上甲醇失去电子生成碳酸根离子；
（5）由表格数据可知，溶度积相差不大，但溶解度差异大，溶解度大的其浓度大，吸收效果好．

解答 解：（1）X中S元素的化合价为-2价，则X为H₂S，S最外层6个电子，能够与2个H原子形成共价键，其电子式为；H₂S在空气中变浑浊是因为被氧气氧化为S，所以S非金属性比O弱；同主族元素最外层电子数相同，原子半径自上而下逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，
故答案为：；弱；电子层数增多，原子半径增大；
（2）①Na₂S₂O₃中S为+2价，从氧化还原的角度分析，反应物中S元素化合价必须分别大于2和小于2，a中S化合价都小于2，c中S的化合价都大于2，bd符合题意，
故答案为：bd；
②根据硫代硫酸钠与稀硫酸反应生成了单质硫，溶液变浑浊，可以判断反应速率快慢，反应速率越快，出现浑浊时间越短，故答案为：b；
（3）①已知：①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1
②S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296kJ•mol^-1
由盖斯定律可知①×2-②得到2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）△H=-270 kJ•mol^-1，
故答案为：2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）△H=-270 kJ•mol^-1；
②a．CO和SO₂的速率之比始终等于化学计量数之比，其无法判断反应是否达到平衡状态，故a错误；
b．温度不变平衡常数始终不变，平衡常数不变不能说明反应达到平衡状态，故b错误；
c．容器体积不变，S为固态，反应正向进行气体体积减小，当气体质量不变时，说明各组分浓度不变，反应达到平衡状态，故c正确；
d．CO₂和SO₂的体积比保持不变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故d正确；
由           2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）
反应前（mol） 4       1         0       0
转化了（mol）2x       x         x       2x
平衡后（mol）4-2x     1-x       x       2x
混合气体中CO的体积分数为$\frac{7}{11}$，则有$\frac{4-2x}{4-2x+1-x+2x}$=$\frac{7}{11}$，解得x=0.6，
所以SO₂的转化率为$\frac{0.6}{1}$×100%=60%，
故答案为：cd；60%；
（4）甲醇燃料电池以氢氧化钾为电解质，则负极上甲醇失去电子生成碳酸根离子，负极反应为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O； 
（5）由表格数据可知，碳酸钙、碳酸钡的溶度积相差不大，但Ca（OH）₂、Ba（OH）₂溶解度差异大，溶解度大的其浓度大，吸收效果好，则吸收CO₂最合适的试剂是Ba（OH）₂溶液，故答案为：Ba（OH）₂．

点评 本题考查较综合，涉及氧化还原反应、元素周期律的应用、化学平衡计算、盖斯定律应用、电极反应及图象、表格数据分析等，注重高频考点的考查，把握反应原理、信息处理及应用为解答的关键，综合性较强，题目难度中等．