Question

（一）硫是一种重要的非金属元素，在自然界中以游离态和多种化合态形式存在。其中二氧化硫是主要的大气污染物之一。完成下列填空：

⑴火法炼铜中有如下反应：

Ⅰ：2Cu₂S(s)+3O₂(g)＝2Cu₂O(s)+2SO₂(g)   ΔH ＝－768．2 kJ·mol^—1

Ⅱ：2Cu₂O(s)+ Cu₂S(s)＝6Cu(s)+SO₂(g)   ΔH ＝ ＋116．0 kJ·mol^—1

①在反应Ⅱ中，只作氧化剂的是_________________（用化学式表示）。

②反应Cu₂S(s)+O₂(g)＝2Cu(s)+SO₂(g)的ΔH＝______________________。

⑵工业上用过硫酸钾（K₂S₂O₈）测定钢铁中的锰含量，配平下列反应式：

______Mn^2＋+______S₂O₈^2-+_____H₂O  ＝ ______MnO₄^-+______SO₄^2-+_____H^＋

⑶将SO₂通入氯酸溶液中生成一种强酸和一种氧化物，已知反应掉1．5mol氯酸时转移了9．03×10²³个电子，写出该反应的化学方程式_______________________________。

（二）为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物显得尤为重要。

⑴已知2NO(g)＋2CO(g)＝N₂(g)＋2CO₂(g)  △H＝-476.5kJ·mol^-1；

将0.20molNO和0.10molCO充入一个容积为1L的密闭容器中，反应过程中物质浓度变化如图所示。

①CO在0-9min内的平均反应速率v(CO)=_______mol·L^-1·min^-1 (保留两位有效数字）；第12 min时改变的反应条件可能为________。

A．升高温度        B．加入NO          C．加催化剂        D．降低温度

②该反应在第18 min时达到平衡状态，CO₂的体积分数为________（保留三位有效数字），化学平衡常数K=________（保留两位有效数字）。

⑵通过人工光合作用能将水与燃煤产生的CO₂转化成HCOOH和O₂。已知常温下0.1mol·L^-1的HCOONa溶液pH=10，则HCOOH的电离常数Ka=______________。

Answer

Cu2O -217．4 kJ·mol—1 2 5 8 2 10 16 SO2+2HClO3＝H2SO4+2ClO2 4.4×l0-3 D 22.2% 3.4 1.0×l0-7

【解析】（一）（1）①考查氧化还原反应中的概念，根据反应方程式II，Cu2O中只有Cu的化合价由－1价→0价，化合价降低，Cu2O只作氧化剂，Cu2S中Cu＋1价→0价，化合价降低，作氧化剂，S的化合价由－2价→＋4价，化合价升高，作还原剂，因此Cu2S既是氧化剂又是还原剂；②考查热化学反应方程式的计算，（I+II）/3得出△H=(－768.2＋116)/3kJ·mol－1=－217.4kJ·mol－1；（2）考查氧化还原反应方程式的配平，S2O82－中S显＋6价，S2O82－中一个过氧键，因此S2O82－化合价降低2价，Mn2＋的化合价升高5价，最小公倍数为10，即Mn2＋的系数为2,S2O82－的系数为5，然后根据电荷守恒和原子守恒，配平其他，即2Mn2＋＋5S2O82－＋8H2O=2MnO4－＋10SO42－＋16H＋；（3）考查转移电子数目的计算，根据信息，利用HClO3的氧化性，把SO2氧化成SO42－，令氯酸的还原产物中Cl的化合价为x价，因此有1.5×(5－x)=9.03×1023/（6.02×1023），解得x=4，即氧化物是ClO2，因此反应方程式为O2+2HClO3＝H2SO4+2ClO2；（二）（1）考查化学反应速率的计算、影响化学平衡移动的因素以及化学平衡计算，①根据化学反应速率的数学表达式，v(CO)=(0.1－0.06)/9mol/(L·min)=4.4×10－3 mol/(L·min)；A、根据图像，12min平衡向正反应反应方向移动，因为正反应方向是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，故A错误；B、增加NO的量，NO的浓度应增大，但12min时，NO的浓度仍从原平衡开始，故B错误；C、催化剂对化学平衡无影响，故C错误；D、正反应方向是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，故D正确；②2NO(g)＋2CO(g)＝N2(g)＋2CO2(g)

起始浓度：0.2 0.1 0 0

变化浓度：0.06 0.06 0.03 0.06

平衡浓度：0.14 0.04 0.03 0.06 因此CO2的体积分数为0.06/(0.14＋0.04＋0.03＋0.06)×100%=22.2%，根据化学平衡常数的定义，K=[c2(CO2)×c(N2)]/×c(N2)]/[c2(NO)×c2(CO)]=(0.062×0.03)/(0.042×0.142)≈3.4；（2）本题考查三大平衡常数的关系，甲酸钠溶液中c(OH－)=Kw/c(H＋)=10－14/10－10mol·L－1=10－4mol·L－1，HCOONa水解平衡常数为Kh===10－7，三大平衡常数的关系是Kh×Ka=Kw，因此甲酸的电离平衡数Ka=Kw/Kh=10－7。

点睛：本题难点是氧化还原反应方程式的配平，学生不清楚S2O82－中化合价，学生可能按照化合价推出S的价态为+7，但S的最高价为+6价，学生应知道S2O82－中S显＋6价，S2O82－中一个过氧键，然后根据化合价的升降法进行配平。