Question

20．研究硫及其化合物性质有重要意义．
（1）Cu₂S在高温条件下发生如下反应：
2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-773kJ•mol^-1．
（2）硫酸工业生产中涉及反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．
向2L的容器中充入2mol SO₂、1mol O₂，SO₂的平衡转化率与温度的关系如右图所示．
T₁温度下，反应进行到状态D时，v（正）＞v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）
温度为T₁时，反应的平衡常数K=1620．
若在T₃温度时，达平衡时测得反应放出的热量为Q₁．此时再向容器中加入2mol SO₂、1mol O₂并使之重新达到平衡，测得又放出热量Q₂．则下列说法正确的是c．（填序号字母）
a．容器的压强增大为原来的两倍        b．Q₂一定等于Q₁
c．新平衡时SO₂的转化率一定大于80%  d．T₃时的平衡常数大于T₁时的平衡常数
（3）为了验证SO₂既具有还原性又具有酸性氧化物的性质，下列试剂中能选取的合适实验试剂依次是d，b（填序号字母）．
a．品红溶液　     b．澄清的石灰水       c．烧碱溶液  d．溴水
（4）实验室存放的Na₂SO₃溶液容易变质，请完成下列检验，该Na₂SO₃溶液是否变质的实验报告：
①步骤一：用试管取适量的待测溶液；
②步骤二：向所取溶液中加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液；
③实验现象及对应结论：若出现白色沉淀，则Na₂SO₃溶液变质，若不出现白色沉淀，则Na₂SO₃溶液未变质．

Answer 1

分析 （2））状态D时的SO₂的转化率为80%，未达到90%，反应向正反应进行；
根据SO₃平衡时的浓度，利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数计算；
在T₃温度时，达平衡时测得反应放出的热量为Q₁．此时再向容器中加入2mol SO₂、1mol O₂，平衡向正反应方向移动，放出的热量增大，等效为增大压强，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大．平衡常数只与温度有关，由图可知，温度越高SO₂的转化率越小，即升高温度平衡向逆反应移动，平衡常数降低；
（3）选择由氧化性的试剂，检验二氧化硫的还原性，且现象明显；
选择碱溶液，检验二氧化硫是酸性氧化物，且现象明显；
（4）Na₂SO₃溶液变质，会有Na₂SO₄生成，取少许溶液加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，通过观察是否有白色沉淀生成确定是否变质．

解答 解：（2）状态D时的SO₂的转化率为80%，未达到90%，反应向正反应进行，v_正＞v_逆；
T₁温度下，反应达到平衡状态，SO₂的转化率为90%，则SO₂的浓度变化为1mol/L×90%=0.9mol•L^-1，
              2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．     
开始（mol/L）：1       0.5        0
变化（mol/L）：0.9     0.45      0.9
平衡（mol/L）：0.1     0.05      0.9
所以该温度下平衡常数K=$\frac{0．{9}^{2}}{0．{1}^{2}×0.05}$=1620；
在T₃温度时，达平衡时测得反应放出的热量为Q₁．此时再向容器中加入2mol SO₂、1mol O₂，平衡向正反应方向移动，放出的热量增大，等效为增大压强，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大，故容器内压强小于原来的2倍，放出的热量Q₂＞Q₁，故ab错误，c正确；平衡常数只与温度有关，由图可知，温度越高SO₂的转化率越小，即升高温度平衡向逆反应移动，平衡常数降低，故d错误；
故答案为：＞；1620；c；
（3）溴水检验强氧化性，氧化二氧化硫，溶液颜色褪去，可以用溴水验证二氧化硫的还原性；
二氧化硫与氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液都放出反应生成亚硫酸盐与水，亚硫酸钠溶于水，亚硫酸钙为白色沉淀，故二氧化硫与氢氧化钠溶液反应选项不明显，可以用氢氧化钙溶液验证SO₂具有酸性氧化物的性质，
故答案为：d；b；
检验二氧化硫是酸性氧化物，且现象明显；
（4）Na₂SO₃溶液变质，会有Na₂SO₄生成，取少许溶液加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，若出现白色沉淀，则Na₂SO₃溶液变质，若不出现白色沉淀，则Na₂SO₃溶液未变质，
故答案为：加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液；若出现白色沉淀，则Na₂SO₃溶液变质，若不出现白色沉淀，则Na₂SO₃溶液未变质．

点评 本题考查化学平衡的计算，题目难度中等，涉及化学平衡图象与影响因素、化学平衡常数计算、硫化合物的性质、实验方案设计等，题目较为综合，是对知识的综合利用，（2）中注意利用等效平衡分析，试题培养了学生的分析、理解能理解及化学计算能力．