Question

2．硫化钠是一种重要的化工原料．工业上用硫酸钠来制得硫化钠．制备硫化钠的反应原理为：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）-Q，已知该可逆反应在1000℃时达到平衡，并保持反应器内恒温恒容．试回答下列问题：
（1）此可逆反应的平衡常数表达式可表示为$\frac{[{H}_{2}O]^{4}}{[{H}_{2}]^{4}}$，若只改变一个影响因素，
当平衡移动时，K值不一定变化（填“一定”或“不一定”）；当K值变大时，逆反应速率增大．（填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）该反应达到平衡时下列说法错误的是cd．
a．容器内压强保持不变
b．氢气和水蒸汽的物质的量之比保持不变
c．加入少量Fe₃O₄固体，平衡向逆反应方向移动
d．移除部分Na₂S固体，平衡向正反应方向移动
（3）该温度下，在2L盛有2.84g Na₂SO₄的密闭容器中通入H₂气体，10分钟后测得固体质量为2.264g．则10分钟内H₂的平均反应速率为0.0018 mol/（L•min）．
（4）往Ba（ClO）₂溶液中通入足量SO₂气体后，溶液中的溶质是H₂SO₄ HCl．
（5）向亚硫酸钠中滴加酚酞，溶液变为红色，若在该溶液中再滴入过量的BaCl₂溶液，现象是白色沉淀生成，溶液红色褪去，请结合离子方程式，运用平衡原理进行解释：亚硫酸钠溶液水解成碱性，滴入酚酞成红色．SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，加入氯化钡后，Ba²⁺+SO₃^2-→BaSO₃↓，降低了SO₃^2-的浓度，使得水解平衡往左移动，导致溶液中OH^-浓度降低，因此溶液红色褪去．

Answer 1

分析 （1）反应的平衡常数=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，固体和纯液体不写入表达式，平衡常数只随温度变化；反应是吸热反应，升温促进平衡正向进行，平衡常数增大；
（2）反应是气体体积不变的吸热反应，反应达到平衡状态，正逆反应速率相同时，各组分含量保持不变，变量不变说明反应达到平衡状态；
（3）根据方程式计算反应的氢气的物质的量，再求出反应速率；
（4）二氧化硫水溶液呈酸性，C1O^-在酸性条件下具有强氧化性，可与二氧化硫发生氧化还原反应，以此解答该题；
（5）亚硫酸钠是强碱弱酸盐，亚硫酸钠水解而使溶液呈碱性，滴入酚酞，溶液变红；再滴入过量的BaCl₂溶液，亚硫酸根离子和钡离子反应生成亚硫酸钡沉淀，由于SO₃^2-浓度减小，水解平衡左移，OH^-浓度减小，溶液褪色，据此即可解答．

解答 解：（1）Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），反应的平衡常数表达式K=$\frac{[{H}_{2}O]^{4}}{[{H}_{2}]^{4}}$，影响化学平衡的因素有温度、压强、浓度等，改变一个条件平衡发生移动，但平衡常数只随温度变化，不随压强、浓度的改变，所以若只改变一个影响因素，当平衡移动时，K值不一定变化，反应是吸热反应，当K值变大时，说明是温度影响，平衡正向进行，说明是升温平衡正向进行，正逆反应速率都增大，
故答案为：$\frac{[{H}_{2}O]^{4}}{[{H}_{2}]^{4}}$；不一定；增大；
（2）Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），反应是气体体积不变的吸热反应，
a．反应前后气体体积不变，反应过程中容器内压强始终保持不变，反应达到平衡状态，压强不变，故a正确；
b．反应达到平衡状态，物质的量不变，氢气和水蒸汽的物质的量之比保持不变，故B正确；
c．固体不影响化学平衡，加入少量Fe₃O₄固体和水蒸气反应，平衡正向移动，故c错误；
d．固体不影响化学平衡，移除部分Na₂S固体，平衡不发生移动，故d错误；
故答案为：cd；
（3）设反应消耗的氢气为nmol，
Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）△m
           4mol                        64 g
            n                     （2.84-2.264）g
解得n=0.036mol，则该时间范围内的平均反应速率v（H₂）=$\frac{\frac{0.036mol}{2L}}{10min}$═0.0018mol/（L．min），
故答案为：0.0018 mol/（L•min）；
（4）往Ba（C1O）₂溶液中通入足量SO₂气体发生Ba（C1O）₂+2SO₂+2H₂O=BaSO₄↓+H₂SO₄+2HCl，则反应后溶液的溶质为H₂SO₄、HCl，
故答案为：H₂SO₄，HCl；
（5）亚硫酸钠是强碱弱酸盐，亚硫酸钠水解而使溶液呈碱性，SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，滴入酚酞，溶液变红；再滴入过量的BaCl₂溶液，亚硫酸根离子和钡离子反应生成亚硫酸钡沉淀，Ba²⁺+SO₃^2-═BaSO₃↓（白色），由于SO₃^2-浓度减小，水解平衡左移，OH^-浓度减小，溶液褪色，
故答案为：白色沉淀生成，溶液红色褪去；亚硫酸钠溶液水解成碱性，滴入酚酞成红色．SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，加入氯化钡后，Ba²⁺+SO₃^2-→BaSO₃↓，降低了SO₃^2-的浓度，使得水解平衡往左移动，导致溶液中OH^-浓度降低，因此溶液红色褪去．

点评 本题考查了反应速率的计算、化学平衡常数计算、平衡标志的判断方法、影响平衡的因素等，物质性质和盐类水解原理是解题关键，题目难度中等．