Question

15．硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用，请回答下列问题：

（1）一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO₄的形成固定下来，但产生的CO又会与CaSO₄发生化学反应，相关的热化学方程式如下：
①CaSO₄（s）+CO（g）?CaO（s）+SO₂（g）+CO₂（g）△=+210.5kJ•mol^-1
②$\frac{1}{4}$CaSO₄（s）+CO（g）?$\frac{1}{4}$CaS（s）+CO₂（g）△=-47.3kJ•mol^-1
反应：CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△=-399.7kJ•mol^-1
（2）图1为密闭容器中H₂S气体分解生产H₂和S₂（g）的平衡转化率与温度、压强的关系．
图1中压强P₁、P₂、P₃的大小顺序为P₁＜P₂＜P₃，理由是反应前后气体体积增大，增大压强平衡逆向进行，该反应平衡常数的大小关系为K（T₁）＜K（T₂）（碳“＞”“=”或“＜”）理由是反应是吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数增大
（3）在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应：2S0₂（g）+0₂（g）?2SO₃△H＜0
①600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO₂、O₂、SO₃物质的量变化如图2，反应处于平衡状态的时间段所示15-20min和25-30min
②据图2判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是增大氧气的浓度（用文字表达）：10min到15min的曲线变化的原因可能是ab（填写编号）
A．加了催化剂
B．缩小容器体积
C．降低温度
D．增加SO₂的物质的量
（4）烟气中SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，该溶液中c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）（用含硫微粒浓度的代数式表示）

Answer 1

分析 （1）利用盖斯定律将②×4-①可得CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）反应热；
（2）H₂S气体分解生产H₂和S₂（g）的反应为2H₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂，反应前后气体体积增大，同温度下，压强越大，平衡逆向进行，H₂S转化率减小，温度升高，H₂S的转化率增大，说明正反应为吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数增大；
（3）①反应混合物各物质的物质的量不变化，说明反应处于平衡状态；
②由图可知，反应进行至20min时，改变体积，平衡向正反应移动，瞬间只有氧气的浓度增大；由图可知，反应向正反应进行，10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大，说明反应速率增大，10min改变瞬间，各物质的物质的量不变；
（4）依据溶液中存在的电荷守恒分析；

解答 解：（1）利用盖斯定律将②×4-①可得CaO（s）+3CO（g）+SO₂（g）?CaS（s）+3CO₂（g）△H=4×（-47.3kJ•mol^-1）-（210.5kJ•mol^-1）=-399.7kJ•mol^-1，
故答案为：-399.7；
（2）H₂S气体分解生产H₂和S₂（g）的反应为2H₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂，反应前后气体体积增大，同温度下，压强越大，平衡逆向进行，H₂S转化率减小，则P₁＜P₂＜P₃，温度升高，H₂S的转化率增大，说明正反应为吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数增大，K（T₁）＜K（T₂），
故答案为：P₁＜P₂＜P₃；反应前后气体体积增大，增大压强平衡逆向进行；＜；反应是吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数增大；
（3）①反应混合物各物质的物质的量不变化，说明反应处于平衡状态，由图可知在15-20min和25-30min出现平台，各组分的物质的量不变，反应处于平衡状态，
故答案为：15-20min和25-30min；
②由图可知，反应进行至20min时，平衡向正反应移动，瞬间只有氧气的浓度增大，应是增大了氧气的浓度．由图可知，反应向正反应进行，10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大，说明反应速率增大，10min改变瞬间，各物质的物质的量不变．
a．加了催化剂，增大反应速率，故a正确；
b．缩小容器体积，增大压强，增大反应速率，故b正确；
c．降低温度反应速率降低，故c错误；
d．10min改变瞬间，各物质的物质的量不变，不是增加SO₂的物质的量，故d错误；
故答案为：增大氧气的浓度；ab；
（4）烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，依据溶液中电荷守恒分析，c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），c（H⁺）=c（OH^-），得到（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故答案为：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）；

点评 本题考查了热化学方程式书写方法，化学平衡建立，平衡状态影响因素分析，化学反应速率、平衡常数计算应用，电解质溶液电荷守恒，掌握基础是关键，题目难度中等．