Question

10．硫及其化合物有廣泛應用．
（1）硫元素在周期表中的位置是第三周期ⅥA族．
（2）硒（₃₄Se）與硫在元素周期表中位于同一主族．下列說法正確的是cd．
a．沸點：H₂Se＞H₂S＞H₂O          
b．H₂Se比H₂S穩(wěn)定性強
c．Se的原子半徑比S原子大      
d．SeO₂和SO₂含有的化學鍵類型相同
（3）SO₂可用于制H₂SO₄．已知25℃、101kPa時：
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₁=-545kJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol
SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H₃=-130kJ/mol
則2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol．
（4）為研究H₂SO₄生產(chǎn)中SO₂催化氧化時溫度對SO₂平衡轉(zhuǎn)化率的影響，進行如下試驗．取100L原料氣（體積分數(shù)為SO₂ 7%、O₂ 11%、N₂ 82%）使之發(fā)生反應，在101kPa下達到平衡，得到如下數(shù)據(jù)：

溫度/℃	500	525	550	575	600
平衡轉(zhuǎn)化率/%	93.5	90.5	85.6	80.0	73.7

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，達平衡態(tài)時N₂的體積分數(shù)隨著溫度升高而減小（填“增大”、“減小”或“不變”）；575℃達平衡時，SO₃的體積分數(shù)為5.8%（保留一位小數(shù)）．
（5）廢氣中的SO₂可用NaOH溶液吸收，吸收SO₂后的堿性溶液還可用于Cl₂的尾氣處理，吸收Cl₂后的溶液仍呈強堿性．
①吸收Cl₂后的溶液中一定存在的陰離子有OH^-、SO₄^2-、Cl^-．
②吸收Cl₂后的溶液中可能存在SO₃^2-，取該溶液于試管中，滴加黃色的溴水，得到無色溶液．此實驗不能證明溶液中含有SO₃^2-，理由是NaOH溶液能跟溴單質(zhì)反應，使溶液呈無色．

Answer 1

分析 （1）S的原子結(jié)構(gòu)為，電子層數(shù)等于周期數(shù)，最外層電子數(shù)等于族序數(shù)；
（2）硒（₃₄Se）與硫在元素周期表中位于同一主族，性質(zhì)相似，非金屬性S＞Se；
（3）①2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₁=-545kJ/mol
②H₂O（g）=H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol
③SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H₃=-130kJ/mol
由蓋斯定律可知，①-②×2-③×2得到2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），以此計算△H；
（4）由數(shù)據(jù)可知，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越低；575℃達平衡時，SO₂平衡轉(zhuǎn)化率為80%，則
     2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始  7        11
轉(zhuǎn)化 5.6       2.8     5.6
平衡 1.4        8.2     5.6
總體積為100-5.6-2.8+5.6=97.2L；
（5）氯氣具有強氧化性，SO₃^2-中+4價的硫具有還原性，氯氣與SO₃^2-會發(fā)生氧化還原反應；溶液顯堿性時能與溴水反應，不能確定溴水與SO₃^2-會發(fā)生氧化還原反應．

解答 解：（1）S的原子結(jié)構(gòu)為，則S位于第三周期ⅥA族，故答案為：第三周期ⅥA族；
（2）a．水中含氫鍵，沸點最高，則沸點：H₂O＞H₂Se＞H₂S，故a錯誤；
b．非金屬性S＞Se，則H₂Se比H₂S穩(wěn)定性弱，故b錯誤；
c．同主族，原子序數(shù)大的原子半徑大，則Se的原子半徑比S原子大，故c正確；
d．SeO₂和SO₂含有共價鍵，化學鍵類型相同，故d正確；
故答案為：c d；
（3）（3）①2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₁=-545kJ/mol
②H₂O（g）=H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol
③SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H₃=-130kJ/mol
由蓋斯定律可知，①-②×2-③×2得到2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），則△H=（-545kJ/mol）-（-44kJ/mol）×2-（-130kJ/mol）×2=-197kJ/mol，
故答案為：-197；
（4）由數(shù)據(jù)可知，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越低，則該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，總體積變大，則達平衡態(tài)時N₂的體積分數(shù)隨著溫度升高而減�。�
575℃達平衡時，SO₂平衡轉(zhuǎn)化率為80%，則
    2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始 7       11
轉(zhuǎn)化 5.6     2.8      5.6
平衡 1.4     8.2      5.6
總體積為100-5.6-2.8+5.6=97.2L；
SO₃的體積分數(shù)為$\frac{5.6}{97.2}$×100%=5.8%，
故答案為：減��； 5.8；
（5）①吸收SO₂后的堿性溶液還可用于Cl₂的尾氣處理，亞硫酸鈉與氯氣發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鈉和鹽酸，則吸收Cl₂后的溶液中一定存在的陰離子有OH^-、SO₄^2-、Cl^-，故答案為：SO₄^2-、Cl^-；
②滴加黃色的溴水，得到無色溶液．此實驗不能證明溶液中含有SO₃^2-，理由是NaOH溶液能跟溴單質(zhì)反應，使溶液呈無色，故答案為：NaOH溶液能跟溴單質(zhì)反應，使溶液呈無色．

點評 本題考查較綜合，涉及化學平衡計算、蓋斯定律計算、氧化還原反應及同族元素的性質(zhì)等，綜合性較強，側(cè)重分析與應用能力及化學反應原理的考查，題目難度中等．