Question

17．1100℃时，在恒容密闭容器中，发生可逆反应：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）并达到平衡，请完成下列各题：
（1）上述反应中涉及的元素原子的半径从大到小的顺序为Na＞S＞O＞H，非金属性最强的元素原子的轨道表示式，其电子的自旋方向共有2种．比较两种同主族非金属元素形成的单质的氧化性（用化学方程式表示）2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O
（2）上述平衡的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$．降低温度，K值减小，则正反应为吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
（3）能判断反应达到平衡状态的依据是（填序号）BC．
A．混合气体的压强不变                      
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变          
D．各气体的浓度相等
（4）平衡后，向容器中充入1molH₂，重新达到平衡，与原平衡相比，H₂的转化率不变；体积百分含量bb（填“增大”、“减小”或“不变”）
（5）若初始时加入的Na₂SO₄为2.84g，达平衡时Na₂SO₄的转化率为45%，则达平衡时该容器内固体的总质量是2.264g．

Answer 1

分析 （1）所有元素中H原子半径最小，同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大；
非金属性最强的元素为O元素，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，根据泡利原理与洪特规则画出原子的轨道表示式，电子的自旋方向共有2种；
同主族非金属元素形成的单质为氧气、硫，可以利用单质之间置换反应比较单质的氧化性强弱；
（2）平衡常数是指生成物平衡浓度化学计量数幂乘积与反应物平衡浓度化学计量数幂乘积的比，固体不需要标出；
降低温度，K值减小，说明降低温度平衡向逆反应方向移动；
（3）A．混合气体的压强始终不变；
B．混合气体的总质量随反应进行发生变化，容器容积不变，混合气体的密度不变可以说明到达平衡；
C．混合气体的总物质的量不变，总质量分数变化，故混合气体的平均相对分子质量不变，可以说明到达平衡；
D．平衡时气体的浓度与反应物转化率有关；
（4）平衡后，向容器中充入1molH₂，等效为再原平衡的基础上增大压强，平衡不移动；
（5）固体减少质量为参加反应的Na₂SO₄中氧元素质量．

解答 解：（1）所有元素中H原子半径最小，同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大，故原子半径：Na＞S＞O＞H；
非金属性最强的元素为O元素，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，原子的轨道表示式为，电子的自旋方向共有2种；
同主族非金属元素形成的单质为氧气、硫，利用单质之间置换反应比较单质的氧化性强弱，反应方程式为：2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O，
故答案为：Na＞S＞O＞H；；2；2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O；
（2）Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$；
降低温度，K值减小，说明降低温度平衡向逆反应方向移动，逆反应为放热反应，则正反应为吸热反应，
故答案为：$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$；吸热；
（3）A．反应前后气体的物质的量不变，混合气体的压强始终不变，故A错误；
B．混合气体的总质量随反应进行发生变化，容器容积不变，混合气体的密度不变可以说明到达平衡，故B正确；
C．混合气体的总物质的量不变，总质量分数变化，故混合气体的平均相对分子质量不变，可以说明到达平衡，故C正确；
D．平衡时气体的浓度与反应物转化率有关，平衡时的浓度不一定相等，故D错误，
故选：BC；
（4）平衡后，向容器中充入1molH₂，等效为再原平衡的基础上增大压强，平衡不移动，与原平衡相比，H₂的转化率不变，体积百分含量不变，
故答案为：不变；不变；
（5）若初始时加入的Na₂SO₄为2.84g，达平衡时Na₂SO₄的转化率为45%，则反应的硫酸钠为$\frac{2.84g×45%}{142g/mol}$=
0.009mol，固体减少质量为参加反应的Na₂SO₄中氧元素质量，则达平衡时该容器内固体的总质量是 2.84g-0.009mol×4×16g/mol=2.264g，
故答案为：2.264g．

点评 本题考查元素周期律、平衡常数、化学平衡状态判断、化学平衡计算与影响因素等知识点，侧重考查学生分析解决问题的能力，难度中等．