Question

【题目】“循环经济”和“低碳经济”是目前备受关注的课题，因而对碳、硫及其化合物的综合利用 成为研究的热点。

（1）下列事实中，能用来比较碳元素和硫元素的非金属性强弱的是____________（填字母）。

A．SO2具有漂白性而CO2没有

B．少量H2SO3可与Na2C03反应生成NaHCO3

C．SO2能使酸性KMnO4溶液褪色而CO2不能

D．Na2CO3溶液显碱性，而Na2SO4溶液显中性

（2）通过热循环进行能源综合利用的反应系统的原理如下图所示。

系统（Ⅱ）制取氢气的热化学方程式为________________________；

两个系统制得等量的H2时所需能量较少的是________________________。

（3）向10L恒容密闭容器中充入2 molCO和1molSO2，发生反应2CO（g）+SO2（g）S（g）+2CO2（g）。CO和CO2的平衡体积分数（）与温度（T）的变化关系如下图所示。

①图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为_____________（填“L1”或“L2”）。

②T1℃时，SO2的平衡转化率a1=_____________，反应的平衡常数K1=_____________。

③只改变下列条件，既能加快该反应的反应速率，又能增大CO的平衡转化率的是_____________（填字母）。

A．增大压強

B．充入一定量的H2S

C．充入一定量的SO2

D．加入适当催化剂

④向起始溢度为T1℃的10L绝热容器中充入2molCO和1molSO2，重复实验，该反应的平衡常数K2___（填“＞”“＜”或“=”）K1，理由为______________________。

Answer 1

【答案】D S（g）+2H2O（g）SO2（g）+2H2（g） △H=-90.0kJmol-1 系统（Ⅱ） L2 50% 1 C < 该反应为吸热反应，平衡时绝热容器内的温度低于恒温容器内的温度，平衡逆向移动，平衡常数减小

【解析】

(1)比较非金属性，可利用非金属元素气态氢化物的稳定性，和最高价氧化物对应的水化物的酸性，S的最高价的氧化物的水化物为硫酸，不能利用亚硫酸。

（2）盖斯定律求反应热。

（1）SO2具有漂白性，其原因为SO2与有色物质反应生成不稳定的无色物质，与元素的非金属性无 关，A错误；少量H2SO3可与Na2CO3反应生成 NaHCO3，证明H2SO3的酸性强于HCO3-的酸性，但不能比较碳元素与硫元素的非金属性强弱，B错误；S02能使酸性KMnO4溶液褪色.体现其还原性，低价 态氧化物的还原性强弱不能用来比较元素的非金属性 强弱，C错误；Na2CO3溶液显碱性说明H2CO3为弱酸，Na2SO4溶液显中性说明H2SO4为强酸，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强，D正确。答案选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，应用盖斯定律得系统（Ⅰ）中热化学碳水循环制取氢气的热化学方程式为①+②×2+③×2，即 C（s）+ 2H2O（g）CO2（g）+2H2（g） △H=+90.4 kJ mol-1；系统（Ⅱ）中热化学硫水循环联产氢气和二氧化硫的热化学方程式为②×2 +③×2 -④，即 S（g）+2H2O（g）SO2（g）+2H2（g） △H= -90.0 kJ mol-1。系统（Ⅰ）为吸热反应，系统（Ⅱ） 为放热反应，故制得等量的H2时所需能量较少的是系统（Ⅱ）。答案为S（g）+2H2O（g）SO2（g）+2H2（g） △H= -90.0 kJ mol-1 系统（Ⅱ）；

（3）①该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO的平衡体积分数减小，CO2的平衡体积分数增大， 故图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为L2。答案为L2；

②由图中信息，T1℃时，M点对应体系中CO和CO2的平衡体积分数相等，则平衡时CO和CO2的物质的量相等，设参与反应的SO2的物质的量为x，根据“三段式”span>法可得2mol-2x=2x，解得x=0.5 mol，故SO2的平衡转化率α1=×100%=50%。同时计算得CO（g）、SO2（g）、S（g）、CO2（g）的平衡浓度分别为 0.1 molL-1、0.05molL-1、0. 05 molL-1、 0.1molL-1，故该反应的平衡常数K1=1。答案为50% 1；

③该反应为反应前后气体分子数不变的吸热反应，故 增大压强，平衡不移动，A错误；充入一定贽H2S后， 其与SO2反应生成硫单质，平衡逆向移动，CO的平衡 转化率减小，反应速率减小，B错误；充入一定量SO2，SO2的浓度增大，平衡正向移动，CO的平衡转化率增 大，反应速率加快，C正确；加入催化剂，平衡不移动，D 错误。答案选C；

④该反应为吸热反应，平衡时绝热容器内的温度低于恒温容器内的温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。答案为< 该反应为吸热反应，平衡时绝热容器内的温度低于恒温容器内的温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。