题目内容

【题目】钼(Mo)是人体及动植物必需的微量元素,且在芯片制作、药物和医学造影等方面也有重要作用。用辉钼矿冶炼金属钼的某反应:MoS2(s)+2Na2CO3(s)+4H2(g)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s),该反应中氢气的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:

(1)Na2S的电子式为:____________。上述反应的气态反应物和生成物中属于极性分子的是____________(填写化学式)。举出一个事实,说明硫的非金属性比碳强(用化学方程式表示)____________。

(2)写出上述反应的平衡常数表达式K=____________。上述正反应是____________反应(填“吸热”或“放热”)。

(3)1100℃,2L恒容密闭容器中,加入0.1molMoS2、0.2molNa2CO3、0.4molH2,反应至20min时达到的平衡状态恰好处于上图中的A点。此过程中,用H2表示的平均速率为____________。其他条件一定时,B点的速率____________C点(填“大于”“等于”或“小于”),说明理由:____________。

(4)A、B、C三点代表的平衡状态的平衡常数的大小为:KA____________KB____________KC(填“大于”“等于”或“小于”),并说明理由:____________。

【答案】. CO、H2O Na2CO3+H2SO4→Na2SO4+H2O+CO2↑ 吸热 0.005mol/(Lmin) 大于 B、C点压强不同,压强越大,H2的转化率越小,所以p3>p1,B点速率大于C点 小于 等于 平衡常数只随温度的变化而变化,B、C点温度相同,KB等于KC,该反应是吸热反应,温度越高,K值越大,KA小于KB

【解析】

(1)Na2S为离子化合物,由Na+和S2-构成,由此可写出其电子式。上述反应的气态反应物和生成物中共有H2、CO、H2O三种,分析可知哪些属于极性分子。说明硫的非金属性比碳强,可利用强酸制弱酸的反应。

(2)反应MoS2(s)+2Na2CO3(s)+4H2(g)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)中,H2、CO、H2O为气体,可表示反应的平衡常数表达式K,由H2的平衡转化率随温度的变化曲线,可确定正反应类型。

(3) A点,H2的转化率为50%,由此可求出H2的物质的量的变化量,用H2表示的平均速率。其他条件一定时,利用H2的平衡转化率的关系,可确定P1与P3的关系,由此确定B点的速率与C点的关系。

(4)分析得出A、B、C三点的温度关系,上面分析得出正反应的类型,由此可得出A、B、C三点的平衡常数关系。

(1)Na2S由Na+和S2-构成,电子式为。上述反应的气态反应物和生成物共有H2、CO、H2O三种,H2属于非极性分子,属于极性分子的是CO、H2O。可利用强酸制弱酸的原理说明硫的非金属性比碳强,即利用H2SO4与Na2CO3反应,化学方程式为Na2CO3+H2SO4→Na2SO4+H2O+CO2↑。答案为:;CO、H2O;Na2CO3+H2SO4→Na2SO4+H2O+CO2↑;

(2)反应MoS2(s)+2Na2CO3(s)+4H2(g)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)中,H2、CO、H2O为气体,平衡常数表达式K=或写成。从曲线看,随着温度的不断升高,H2的平衡转化率不断增大,则平衡正向移动,所以上述正反应是吸热反应。答案为:或;吸热;

(3)1100℃,A点H2的平衡转化率为50%,则参加反应的H2的物质的量为0.2mol,此过程中,用H2表示的平均速率为=0.005mol/(Lmin)。因为反应物气体分子数小于生成物气体分子数,所以压强小,H2的平转化率大,由此可得P1<P2<P3,其他条件一定时,B点的速率大于C点,理由是:B、C点压强不同,压强越大,H2的转化率越小,所以p3>p1,B点速率大于C点。答案为:0.005mol/(Lmin);大于;B、C点压强不同,压强越大,H2的转化率越小,所以p3>p1,B点速率大于C点;

(4)平衡常数只受温度影响,此反应的正反应为吸热反应,温度高平衡常数大,温度A<B=C,则平衡状态的平衡常数的大小为:KA小于KB等于KC,理由是:平衡常数只随温度的变化而变化,B、C点温度相同,KB等于KC,该反应是吸热反应,温度越高,K值越大,KA小于KB。答案为:小于;等于;平衡常数只随温度的变化而变化,B、C点温度相同,KB等于KC,该反应是吸热反应,温度越高,K值越大,KA小于KB。

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