Question

硫及其化合物广泛分布于自然界中，硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位，运用相关原理回答下列问题：

（1）硫酸生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有_______（填序号）。

A．矿石加入沸腾护之前先粉碎   

B．使用V₂O₅作催化剂

C．接触室中不使用很高的温度   

D．净化后炉气中要有过量的空气

E．接触氧化在常压下进行       

（2）若实验室在537℃、1.01×10⁵Pa和催化剂存在条件下，向某密闭容器中充入2mol SO₂和2mol O₂，此时体积为10L，在温度和压强不变条件下20分钟后反应达到平衡，SO₃体积分数为0.5。

①该温度下，从反应开始至平衡时氧气的平均反应速率是_______；

②该温度下，反应2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)的平衡常数的值为_______________。

（3）工业上冶炼铜主要以黄铜矿（主要成分CuFeS₂）为原料，经过多歩反应将铜元素还原为铜。其中有一步为：2Cu₂S+3O₂(g) === 2Cu₂O+2SO₂。试从反应的自发性判断此反应的ΔH________0 (填“＞”、“＝”或“＜”)。

（4）用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。如图，是电解产生多硫化物的实验装置：

①已知阳极的反应为：(x+1)S^2－=== S_x+S^2－+2xe^－，则阴极的电极反应式是：__________。当反应转移xmol电子时，产生的气体体积为_________（标准状况下）。

②将Na₂S·9H₂O溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是（用离子方程式表示）：____________。溶液中离子浓度由大到小的顺序____________。

Answer

CD 4×10－3mol/(L·min) 133.3 ＜ 2H2O+2e－=== 2OH－+H2↑ 11.2x L 2S2－＋O2＋2H2O === 2S↓＋4OH－ c(Na＋) > c(S2－) > c(OH－) > c(HS－) > c(H＋)

【解析】试题分析：以硫的化合物中黄铜矿冶炼、SO2的催化氧化、硫酸的工业生产、电解法制取多硫化物和硫化钠溶液的配置为载体，考查考生对化学平衡的移动、化学反应速率和化学平衡常数的计算、化学反应的自发性、电解原理及其简单计算、盐类的水解、离子浓度大小的比较等知识的掌握情况，考查考生利用化学解决实际问题的能力。考点多而分散，解提过程中需要合理调动已有知识，准确应用相关原理进行分析解答。

解析：（1）硫酸生产中，A、矿石加入沸腾炉之前先粉碎是为了增大矿石与空气的接触面积，促进矿石更快、更充分燃烧，因此A错误。B、催化剂与化学平衡移动无关，B错误。C、接触室中SO2的催化氧化是一个体积减小的放热反应，不使用很高温度是从化学平衡角度，放热反应降低温度时平衡正向移动，从而提高SO2的转化率，C正确。D、净化后炉气中含有过量空气时，过量的氧气能够使接触室中化学平衡正向移动，提高SO2的转化率，D正确。E、接触室中的平衡体系加压时平衡正向移动，所以“在常压下进行”一定不是从化学平衡角度采取的措施，而是考虑设备的制造成本，E错误。正确答案CD。（2）设反应消耗O2 x mol，则消耗SO2 2x mol，反应生成SO3 2x mol，平衡体系中气体总量(2-2x)+(2-x)+2x=4-x mol，此时SO3体积分数为 ，x=0.8mol。v(O2)=，该温度下反应平衡常数为 133.3。答案：4×10－3mol/(L·min)、133.3 。（3）反应后气体物质的量减小，熵减小△S<0，反应能够自发进行，因此△G<0。△G=△H-T△S，所以△H<0。答案：<。（4）①溶液中主要阳离子是Na+和H+，阳极电极C是一种惰性电极，所以H+在阳极放电产生H2，电极反应式为2H++2e-=H2↑。当转移x mol电子时，标准状况下产生H2： 答案：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e－=2OH－+H2↑ 、11.2x L。②Na2S中-2价S元素具有较强的还原性，Na2S溶液配制的过程中可能被空气中氧气氧化2Na2S+O2+2H2O=4NaOH+2S↓，所以通常是在氮气气氛下溶解。Na2S溶于水后，c(Na+)>c(S2-)，S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-，且第一步水解会抑制第二步水解，所以第一步水解程度更大，则c(S2－) > c(OH－) > c(HS－) > c(H＋)。答案：2S2－＋O2＋2H2O = 2S↓＋4OH－ 、c(Na＋) > c(S2－) > c(OH－) > c(HS－) > c(H＋)。

点睛：①平衡常数的表达式是用体系中物质的量浓度带入算式，物质的量是不可以直接带入平衡常数表达式进行计算。②电解过程中，各种微粒在电极上的放电顺序总规律：阳极：包括电极材料在内，还原性强的粒子先失去电子被氧化；阴极：氧化性强的粒子先得到电子被还原。