Question

【題目】1100℃時(shí)，在體積為5L的密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)：Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)并達(dá)到平衡，請完成下列各題：

（1）上述反應(yīng)中涉及的非金屬元素原子的半徑從大到小的順序?yàn)?/span>_____________，非金屬性最強(qiáng)的元素原子的電子排布式_________________，其電子的自旋方向共有________種。

（2）該反應(yīng)中O、S屬于同主族元素，比較它們的單質(zhì)的氧化性_____________________（用化學(xué)方程式表示），寫出Na2O的電子式______，比較Na2O和Na2S的熔點(diǎn)高低：Na2O___Na2S。

（3）上述平衡的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝______________________。降低溫度，K值減小，則正反應(yīng)為_______(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

（4）能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是_____________(填序號)。

A．混合氣體的壓強(qiáng)不變 B．混合氣體的密度不變

C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變 D．各氣體的濃度相等

（5）若初始時(shí)加入的Na2SO4為2.84g，10分鐘后達(dá)到平衡時(shí)Na2SO4的轉(zhuǎn)化率為45%，V(H2)=__________________。平衡后，向容器中充入1molH2，平衡向_________________（填“正反應(yīng)方向”、“逆反應(yīng)方向”或“不移動(dòng)”），重新達(dá)到平衡后，與原平衡相比，H2的體積百分含量_____________(填“增大”、“減小”或“不變”)

Answer 1

【答案】S>O>H 1s22s22p4 2 2H2S+O2→2S+2H2O > [H2O]4/[H2]4 吸熱 BC 27.7.2×10-4mol/（L·min） 正反應(yīng)方向 不變

【解析】

(1)根據(jù)元素周期律和泡利原理解答；

(2)根據(jù)同主族元素從上往下非金屬性減弱即氧化性減弱的規(guī)律和離子晶體熔沸點(diǎn)變化規(guī)律解答；

(3)固體不寫在平衡常數(shù)表達(dá)式中，平衡常數(shù)K==，降低溫度，K值減小，說明平衡逆向進(jìn)行；

(4)判斷平衡的標(biāo)志需要符合“變”到“不變”的物理特征以及建立平衡根本原因是正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等；

(5)根據(jù)反應(yīng)Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)中的系數(shù)關(guān)系，計(jì)算V(H2)；根據(jù)勒夏特列原理，增大反應(yīng)物濃度將使得平衡向著正方向移動(dòng)，由于該反應(yīng)為氣體前后氣體體積相等的反應(yīng)，依據(jù)等效平衡的特點(diǎn)回答。

(1)方程式中出現(xiàn)的三種非金屬元素分別為H、O、S，根據(jù)元素周期律電子層數(shù)越多半徑越大，可知半徑大小為S>O>H，非金屬最強(qiáng)的為O元素，核外電子數(shù)為8，因此根據(jù)原子核外電子排布規(guī)則得知1s22s22p4，根據(jù)泡利原理可知自旋應(yīng)該有2種；

(2)根據(jù)同主族元素從上往下非金屬性減弱即氧化性減弱的規(guī)律，可知氧氣的氧化性強(qiáng)于硫單質(zhì)，因此2H2S+O2→2S+2H2O能充分說明和驗(yàn)證這一結(jié)論；電子式是一種表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)表述方式，常見的電子式書寫需要注意離子化合物與共價(jià)鍵的書寫，Na2O的電子式為：；離子晶體中，陰陽離子半徑越小，電荷數(shù)越多，離子鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高，反之越低，由氧離子的半徑小于硫離子可知：Na2O>Na2S；

(3) Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)，固體不寫在平衡常數(shù)表達(dá)式中，平衡常數(shù)K==，降低溫度，K值減小，說明平衡逆向進(jìn)行，逆反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)，正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)；

(4)A. 反應(yīng)Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)是氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)一直不變，混合氣體的壓強(qiáng)不變時(shí)，不一定是平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；

B. 反應(yīng)Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)是氣體體積不變的反應(yīng)，混合氣體的密度不變時(shí)，說明氫氣和水蒸氣的質(zhì)量不再變化，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；

C. 反應(yīng)Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)是氣體總物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時(shí)，說明氫氣和水蒸氣的質(zhì)量不再變化，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；

D. 各氣體的濃度相等時(shí)，不能說明氫氣和水蒸氣的質(zhì)量物質(zhì)的量不再變化，不一定是平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；

正確答案是BC。

(5)若初始時(shí)加入Na2SO4物質(zhì)的量為=0.02mol， 10分鐘后達(dá)到平衡時(shí)Na2SO4的轉(zhuǎn)化率為45%，根據(jù)反應(yīng)Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)中的系數(shù)關(guān)系，能計(jì)算出硫酸鈉消耗的物質(zhì)的量為0.02mol×45%=0.009mol，從而得知反應(yīng)氫氣的物質(zhì)的量為0.009mol×4=0.036mol，據(jù)此計(jì)算V(H2)==7.2×10-4mol/(L·min)；根據(jù)勒夏特列原理，增大反應(yīng)物濃度將使得平衡向著正方向移動(dòng)，由于該反應(yīng)為氣體前后氣體體積相等的反應(yīng)，依據(jù)等效平衡的特點(diǎn)，氫氣的百分含量依然不變。