Question

硫及其化合物在自然界中廣泛存在，運用相關原理回答下列問題：
（1）如圖表示一定溫度下，向體積為10L的密閉容器中充入1molO₂和一定量的SO₂后，SO₂和SO₃（g）的濃度隨時間變化的情況．
①該溫度下，從反應開始至平衡時氧氣的平均反應速率是

 

；
②該溫度下，反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常數(shù)為

 

．
（2）以黃銅礦（主要成分CuFeS₂）為原料，經(jīng)焙燒、熔煉等使鐵元素及其他有關雜進入爐渣，將銅元素還原為銅．發(fā)生的主要反應為：
2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ?mol^-1
2Cu₂O（s）+Cu₂S （s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ?mol^-1
①“焙燒”時，通入少量空氣使黃銅礦部分脫硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S和FeS，其物質(zhì)的量比為1：2）和SO₂，該反應的化學方程式為：

 

．
②在熔煉中，Cu₂S與等物質(zhì)的量的O₂反應生成Cu的熱化學方程式為：

 

．
（3）用電解的方法將硫化鈉溶液氧化為多硫化物的研究具有重要的實際意義，將硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗔蚧�物是電解法處理硫化氫廢氣的一個重要內(nèi)容．如圖，是電解產(chǎn)生多硫化物的實驗裝置：
①已知陽極的反應為：（x+1）S^2-═S_xS^2-+2xe^-，則陰極的電極反應式是：

 

．當反應轉(zhuǎn)移xmol電子時，產(chǎn)生的氣體體積為

 

（標準狀況下）．
②將Na₂S?9H₂O溶于水中配制硫化物溶液時，通常是在氮氣氣氛下溶解．其原因是（用離子反應方程式表示）：

 

．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)v=

△c

△t

來計算化學反應速率；
②根據(jù)化學反應的三行式計算化學平衡常數(shù)；
（2）①根據(jù)信息確定化學反應的反應物和生成物，進而書寫化學方程式；
②利用蓋斯定律來計算化學反應的焓變；
（3）①根據(jù)電解池的工作原理：陰極上發(fā)生得電子的還原反應，陽極上發(fā)生失去電子的氧化反應來回答；
②硫離子具有強的還原性，易被氧氣氧化為硫單質(zhì)，據(jù)此來回答．

解答：解：（1）①開始至平衡時二氧化硫的平均反應速率是v=

△c

△t

=

2.0mol-0.2mol 10L

10min

=1.8×10^-2mol?L?¹?min?¹，化學反應速率之比等于方程式的系數(shù)之比，所以開始至平衡時氧氣的平均反應速率是v=9×10^-3mol?L?¹?min?¹，故答案為：9×10^-3mol?L?¹?min?¹；
②根據(jù)圖示內(nèi)容知道：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
    初始濃度：0.2       0.1      0
    變化濃度：0.18       0.09     0.18
    平衡濃度：0.02      0.01       0.18
則K=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

0.182

0.022×0.01

=8.1×10³L?mol?¹，
故答案為：8.1×10³ L?mol?¹；
（2）①根據(jù)信息：“焙燒”時，通入少量空氣使黃銅礦部分脫硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S和FeS，其物質(zhì)的量比為1：2）和SO₂，知道反應物是黃銅礦和氧氣，產(chǎn)物是
Cu₂S和FeS，其物質(zhì)的量比為1：2，即方程式為：2CuFeS₂+O₂

高溫  .

Cu₂S+2FeS+SO₂，故答案為：2CuFeS₂+O₂

高溫  .

Cu₂S+2FeS+SO₂；
②已知：A、2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ?mol^-1，B、2Cu₂O（s）+Cu₂S （s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ?mol^-1
則Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）可以是

1

3

(A+B)，即△H=

1

3

×（116.0kJ?mol^-1-768.2kJ?mol^-1）=-217.4 kJ?mol^-1，
故答案為：Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）△H=-217.4 kJ?mol^-1；
（3）①陰極上是陽離子氫離子發(fā)生得電子的還原反應，即2H⁺+2e^-=H₂↑，當反應轉(zhuǎn)移xmol電子時，產(chǎn)生的氣體0.5xmol，體積為0.5xmol×22.4L/mol=11.2xL，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；11.2xL；
②硫化鈉中的硫離子具有強的還原性，易被氧氣氧化為硫單質(zhì)，配制時要隔絕氧氣，可用氮氣氣流，即：2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-，故答案為：2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-．

點評：本題綜合考查學生熱化學、電化學、化學反應速率和平衡等方面的知識，注意知識的歸納和整理是解題關鍵，難度不大．