Question

11．已知Ⅰ、Ⅱ反應在一定條件下焓變及平衡常數如下：
2H₂（g）+S₂（g）?2H₂S（g）　　　　　 K₁；△H₁　（Ⅰ）
3H₂（g）+SO₂（g）?2H₂O（g）+H₂S（g）　 K₂；△H₂�。á颍�
（1）用△H_l、△H₂表示反應4H₂（g）+2SO₂（g）?S₂（g）+4H₂O（g）的△H=△H₂×2-△H₁
（2）回答下列反應（I）的相關問題：
①溫度為T₁，在1L恒容容器中加入1.8molH₂、1.2molS₂，10min時反應達到平衡．測得10min內v（H₂S）=0.08mol•L^-1•min^-1，則該條件下的平衡常數為0.8L•mol^-1，若此時再向容器中充入H₂（g）、S₂（g）、H₂S（g）各0.8mol，則平衡移動方向為正向（填“正向”、“逆向”或“不移動”）；
②溫度為T₂時T₂＞T₁，在1L恒容容器中也加入1.8molH₂（g）、1.2molS₂（g），反應建立平衡時測得S₂（g）的轉化率為25%，據此判斷△H₁＜0（填“＞”或“＜”），與T₁時相比，平衡常數K₂減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
（3）常溫下，用SO₂與NaOH溶液反應可得到NaHSO₃、Na₂SO₃等．
①已知Na₂SO₃水溶液顯堿性，原因是SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-（寫出主要反應的離子方程式），該溶液中，c（Na⁺）＜2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）（填“＞”、“＜”或“='’）．
②在某NaHSO₃、Na₂SO₃混合溶液中，HSO₃^-和SO₃^2-物質的量之比與溶液pH變化如下表所示（部分）：

n（SO32-）：n（HSO3-）	91：9	1：1	1：91
pH	8.2	7.2	6.2

根據表中數據，求鹽Na₂SO₃溶液中SO₃^2-的水解平衡常數K（SO₃^2-）=10^-6.2mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減，構造目標熱化學方程式，反應熱也進行相應的計算；
（2）①計算硫化氫物質的量變化量，利用三段式計算平衡時各組分的物質的量，由于容器體積為1L，用物質的量代替濃度代入平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}S）}{{c}^{2}（{H}_{2}）×c（{S}_{2}）}$計算；
計算此時的濃度商Qc，與平衡常數相比，判斷反應移動方向；
②根據①中的計算數據，可以計算①中平衡時S₂（g）的轉化率，再根據轉化率判斷平衡移動方向，升高溫度偏高向吸熱反應方向移動，據此分析解答；
（3）①Na₂SO₃水溶液中亞硫酸根水解，使溶液顯堿性；根據電荷守恒判斷離子濃度關系；
②亞硫酸根離子的水解平衡常數K=$\frac{c（HS{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（S{{O}_{3}}^{2-}）}$，當pH=7.2時，SO₃^2-、HSO₃^-濃度相等，所以K=c（OH^-）．

解答 解：（1）已知2H₂（g）+S₂（g）?2H₂S（g）△H₁ （Ⅰ）
3H₂（g）+SO₂（g）?2H₂O（g）+H₂S（g）△H₂ （Ⅱ）
根據蓋斯定律，由（Ⅱ）×2-（Ⅰ）可得：4H₂（g）+2SO₂（g）?S₂（g）+4H₂O（g），故△H=△H₂×2-△H₁，
故答案為：△H₂×2-△H₁；
（2）①10min時反應達到平衡．測得10min內v（H₂S）=0.08mol•L^-1•min^-1，故△n（H₂S）=0.08mol•L^-1•min^-1×10min×1L=0.8mol，則：
            2H₂（g）+S₂（g）?2H₂S（g）
起始（mol）：1.8     1.2       0
變化（mol）：0.8     0.4       0.8
平衡（mol）：1.0     0.8       0.8
由于容器體積為1L，用物質的量代替濃度計算平衡常數，故平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}S）}{{c}^{2}（{H}_{2}）×c（{S}_{2}）}$=$\frac{0．{8}^{2}}{1．{0}^{2}×0.8}$=0.8，
若此時再向容器中充入H₂、S₂、H₂S各0.8mol，則此時濃度商Qc=$\frac{（0.8+0.8）^{2}}{（1.0+0.8）^{2}×（0.8+0.8）}$=0.49＜K=0.8，故平衡向正反應方向移動，
故答案為：0.8；正向；
②根據①中數據，可知溫度為T₁時S₂的轉化率=$\frac{0.4mol}{1.2mol}$=33.3%＞25%，說明升溫平衡逆向移動，故正反應為放熱反應，即△H₁＜0，平衡常數減小，
故答案為：＜；減小；
（3）①溶液中SO₃^2-離子水解：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，破壞水的電離平衡，導致溶液顯示堿性，根據電荷守恒，溶液中c（H⁺）+c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），故c（Na⁺）＜2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），
故答案為：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-；＜；
②亞硫酸根離子的水解平衡常數K=$\frac{c（HS{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（S{{O}_{3}}^{2-}）}$，當pH=7.2時，SO₃^2-、HSO₃^-濃度相等，所以K=c（OH^-）=10^-6.2，
故答案為：10^-6.2．

點評 本題考查反應熱計算、化學平衡常數的計算及影響因素與應用、離子濃度比較、水解平衡常數計算等，（2）中注意理解掌握平衡常數的應用，難度中等．