Question

硫及其化合物在自然界中廣泛存在，運(yùn)用相關(guān)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(shí)間變化的情況．
①該溫度下，從反應(yīng)開始至平衡時(shí)氧氣的平均反應(yīng)速率是

 

；
②該溫度下，反應(yīng)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(guān)雜進(jìn)入爐渣，將銅元素還原為銅．發(fā)生的主要反應(yīng)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(shí)，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(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
②在熔煉中，Cu₂S與等物質(zhì)的量的O₂反應(yīng)生成Cu的熱化學(xué)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(shí)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(gè)重要內(nèi)容．如圖，是電解產(chǎn)生多硫化物的實(shí)驗(yàn)裝置：
①已知陽極的反應(yīng)為：（x+1）S^2-═S_xS^2-+2xe^-，則陰極的電極反應(yīng)式是：

 

．當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移xmol電子時(shí)，產(chǎn)生的氣體體積為

 

（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．
②將Na₂S?9H₂O溶于水中配制硫化物溶液時(shí)，通常是在氮?dú)鈿夥障氯芙猓�其原因是（用離子反應(yīng)方程式表示）：

 

．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)v=

△c

△t

來計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率；
②根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的三行式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；
（2）①根據(jù)信息確定化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，進(jìn)而書寫化學(xué)方程式；
②利用蓋斯定律來計(jì)算化學(xué)反應(yīng)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(yīng)，陽極上發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)來回答；
②硫離子具有強(qiáng)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(shí)二氧化硫的平均反應(yīng)速率是v=

△c

△t

=

2.0mol-0.2mol 10L

10min

=1.8×10^-2mol?L?¹?min?¹，化學(xué)反應(yīng)速率之比等于方程式的系數(shù)之比，所以開始至平衡時(shí)氧氣的平均反應(yīng)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(shí)，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(yīng)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(yīng)，即2H⁺+2e^-=H₂↑，當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移xmol電子時(shí)，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(qiáng)的還原性，易被氧氣氧化為硫單質(zhì)，配制時(shí)要隔絕氧氣，可用氮?dú)鈿饬鳎�即�?S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-，故答案為：2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查學(xué)生熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡等方面的知識(shí)，注意知識(shí)的歸納和整理是解題關(guān)鍵，難度不大．