Question

5．铜、硫的单质及其化合物在生产、生活中应用广泛，辉铜矿（主要成分是Cu₂S）是冶炼铜和制硫酸的重要原料．
（1）已知：①2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1
②2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1
则Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）△H=-217.4kJ/mol．
（2）已知25℃时，K_SP（BaSO₄）=1.1×10¹⁰，向仅含0.1mol•L^-1 Ba（OH）₂的废液中加入等体积0.12mol•L^-1硫酸，充分搅拌后过滤，滤液中c（Ba²⁺）=1.1×10^-8 mol/L
（3）上述冶炼过程中会产生大量的SO₂，回收处理SO₂，不仅能防止环境污染，而且能变害为宝，回收处理的方法之一是先将SO₂转化为SO₃，然后再转化为H₂SO₄．
①450℃时，某恒容密闭容器中存在反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，下列事实能表明该反应达到平衡的是D．
A．容器内气体密度不变 
B．O₂、SO₂的消耗速率之比为1：2 
C．n（SO₂）：n（O₂）：n（SO₃）=2：1：2 
D．容器内压强不再发生变化
②450℃、0.1MPa下，将2.0molSO₂和1.0molO₂置于5L密闭容器中开始反应，保持温度和容器体积不变，SO₂的转化率（α）随着时间（t）的变化如图1所示，则该温度下反应的平衡常数K=4050．若维持其他条件不变，使反应开始时的温度升高到500℃，请在图1中画出反应开始到平衡时SO₂转化率的变化图象．
（4）已知CuCl₂溶液中，铜元素的存在形式与c（Cl^-）的相对大小有关，具体情况如图2所示（分布分数是指平衡体系中含铜微粒物质的量占铜元素总物质的量的百分比）
 ①若溶液中含铜微粒的总浓度为amol•L^-1，则X点对应的c（CuCl⁺）=0.56amol/L（用含a的代数式表示）．
②向c（Cl^-）=1mol•L^-1的氯化铜溶液中滴入少量AgNO₃溶液，则浓度最大的含铜微粒发生反应的离子方程式为CuCl⁺+Ag⁺=AgCl↓+Cu²⁺．

Answer 1

分析 （1）①2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1
②2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1
将方程式$\frac{①+②}{3}$得Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）△H 进行相应的改变；
（2）K_SP（BaSO₄）=1.1×10¹⁰，假设两种溶液的体积都是1L，n[Ba（OH）₂]=0.1mol/L×1L=0.1mol＜n（H₂SO₄）=0.12mol/L×1L=0.12mol，所以硫酸剩余，溶液呈酸性，混合溶液中c（SO₄^2- ）=$\frac{0.12mol-0.1mol}{2L}$=0.01mol/L，c（Ba²⁺）=$\frac{{K}_{sp}}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$；
（3）①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
②根据图知，二氧化硫的转化率为90%，开始时c（SO₂）=$\frac{2.0mol}{5L}$=0.4mol/L、c（O₂）=$\frac{1.0mol}{5L}$=0.2mol/L，参加反应的c（SO₂）=0.4mol/L×90%=0.36mol/L，
该反应SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）
开始（mol/L）0.4    0.2            0
反应（mol/L）0.36   0.18        0.36
平衡（mol/L）0.04   0.02       0.36
化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）．c（{O}_{2}）}$；
升高温度正逆反应速率都增大，反应到达平衡的时间缩短，升高温度平衡逆向移动，二氧化硫转化率降低；
（4）①若溶液中含铜微粒的总浓度为amol•L^-1，则X点对应的c（CuCl⁺）=amol/L×（1-22%-22%）；
②根据图知，氯离子浓度减小，含铜微粒有CuCl⁺变为Cu ²⁺．

解答 解：（1）①2Cu₂S（s）+3O₂（g）=2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ•mol^-1
②2Cu₂O（s）+Cu₂S（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ•mol^-1
将方程式$\frac{①+②}{3}$得Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）△H=$\frac{-768.2+116.0}{3}$kJ/mol=-217.4kJ/mol，
故答案为：-217.4kJ/mol；
（2）K_SP（BaSO₄）=1.1×10¹⁰，假设两种溶液的体积都是1L，n[Ba（OH）₂]=0.1mol/L×1L=0.1mol＜n（H₂SO₄）=0.12mol/L×1L=0.12mol，所以硫酸剩余，溶液呈酸性，混合溶液中c（SO₄^2- ）=$\frac{0.12mol-0.1mol}{2L}$=0.01mol/L，c（Ba²⁺）=$\frac{{K}_{sp}}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{0.01}$mol/L=1.1×10^-8 mol/L，
故答案为：1.1×10^-8 mol/L；
（3）①A．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，所以容器内气体密度始终不变，不能据此判断平衡状态，故错误；
B．无论反应是否达到平衡状态都存在O₂、SO₂的消耗速率之比为1：2，不能据此判断平衡状态，故错误；
C．n（SO₂）：n（O₂）：n（SO₃）=2：1：2 时该反应不一定达到平衡状态，与反应初始浓度及转化率有关，不能据此判断平衡状态，故错误；
D．反应前后气体物质的量减小、压强减小，当容器内压强不再发生变化时正逆反应速率相等反应达到平衡状态，故正确；
故选D；
②根据图知，二氧化硫的转化率为90%，开始时c（SO₂）=$\frac{2.0mol}{5L}$=0.4mol/L、c（O₂）=$\frac{1.0mol}{5L}$=0.2mol/L，参加反应的c（SO₂）=0.4mol/L×90%=0.36mol/L，
该反应SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）
开始（mol/L）0.4    0.2            0
反应（mol/L）0.36   0.18        0.36
平衡（mol/L）0.04   0.02       0.36
化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）．c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.3{6}^{2}}{0.0{4}^{2}×0.02}$=4050；
升高温度正逆反应速率都增大，反应到达平衡的时间缩短，升高温度平衡逆向移动，二氧化硫转化率降低，其图象为，
故答案为：4050；；
（4）①若溶液中含铜微粒的总浓度为amol•L^-1，则X点对应的c（CuCl⁺）=amol/L×（1-22%-22%）=0.56amo/L，
故答案为：0.56amol/L；
②根据图知，氯离子浓度减小，含铜微粒有CuCl⁺变为Cu ²⁺，反应离子方程式为CuCl⁺+Ag⁺=AgCl↓+Cu²⁺
，故答案为：CuCl⁺+Ag⁺=AgCl↓+Cu²⁺．

点评 本题考查化学平衡计算、外界条件对化学平衡移动影响、盖斯定律等知识点，侧重考查学生图象分析、判断及计算能力，注意：只有反应前后改变的物理量才能作为平衡判断依据，题目难度中等．