Question

1100℃时，在体积为5L的密闭容器中，发生可逆反应：Na₂SO₄(s)+4H₂(g)Na₂S(s)+4H₂O(g)并达到平衡，请完成下列各题：

（1）上述反应中涉及的非金属元素原子的半径从大到小的顺序为_____________，非金属性最强的元素原子的电子排布式_________________，其电子的自旋方向共有________种。

（2）该反应中O、S属于同主族元素，比较它们的单质的氧化性_____________________（用化学方程式表示），写出Na₂O的电子式______，比较Na₂O和Na₂S的熔点高低：Na₂O___Na₂S。

（3）上述平衡的平衡常数表达式K＝______________________。降低温度，K值减小，则正反应为_______(填“吸热”或“放热”)反应。

（4）能判断反应达到平衡状态的依据是_____________(填序号)。

A．混合气体的压强不变                   B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均相对分子质量不变       D．各气体的浓度相等

（5）若初始时加入的Na₂SO₄为2.84g，10分钟后达到平衡时Na₂SO₄的转化率为45%，V(H₂)=__________________。平衡后，向容器中充入1molH₂，平衡向_________________（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”），重新达到平衡后，与原平衡相比，H₂的体积百分含量_____________(填“增大”、“减小”或“不变”)

Answer

S>O>H 1s22s22p4 2 2H2S+O2→2S+2H2O > [H2O]4/[H2]4 吸热 BC 27.7.2×10-4mol/（L·min） 正反应方向 不变

【解析】

(1)根据元素周期律和泡利原理解答；

(2)根据同主族元素从上往下非金属性减弱即氧化性减弱的规律和离子晶体熔沸点变化规律解答；

(3)固体不写在平衡常数表达式中，平衡常数K==，降低温度，K值减小，说明平衡逆向进行；

(4)判断平衡的标志需要符合“变”到“不变”的物理特征以及建立平衡根本原因是正反应速率与逆反应速率相等；

(5)根据反应Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)中的系数关系，计算V(H2)；根据勒夏特列原理，增大反应物浓度将使得平衡向着正方向移动，由于该反应为气体前后气体体积相等的反应，依据等效平衡的特点回答。

(1)方程式中出现的三种非金属元素分别为H、O、S，根据元素周期律电子层数越多半径越大，可知半径大小为S>O>H，非金属最强的为O元素，核外电子数为8，因此根据原子核外电子排布规则得知1s22s22p4，根据泡利原理可知自旋应该有2种；

(2)根据同主族元素从上往下非金属性减弱即氧化性减弱的规律，可知氧气的氧化性强于硫单质，因此2H2S+O2→2S+2H2O能充分说明和验证这一结论；电子式是一种表示物质结构的化学表述方式，常见的电子式书写需要注意离子化合物与共价键的书写，Na2O的电子式为：；离子晶体中，阴阳离子半径越小，电荷数越多，离子键越强，熔沸点越高，反之越低，由氧离子的半径小于硫离子可知：Na2O>Na2S；

(3) Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)，固体不写在平衡常数表达式中，平衡常数K==，降低温度，K值减小，说明平衡逆向进行，逆反应方向是放热反应，正反应方向为吸热反应；

(4)A. 反应Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)是气体体积不变的反应，反应过程中压强一直不变，混合气体的压强不变时，不一定是平衡状态，故A错误；

B. 反应Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)是气体体积不变的反应，混合气体的密度不变时，说明氢气和水蒸气的质量不再变化，说明达到平衡状态，故B正确；

C. 反应Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)是气体总物质的量不变的反应，混合气体的平均相对分子质量不变时，说明氢气和水蒸气的质量不再变化，说明达到平衡状态，故C正确；

D. 各气体的浓度相等时，不能说明氢气和水蒸气的质量物质的量不再变化，不一定是平衡状态，故D错误；

正确答案是BC。

(5)若初始时加入Na2SO4物质的量为=0.02mol， 10分钟后达到平衡时Na2SO4的转化率为45%，根据反应Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)中的系数关系，能计算出硫酸钠消耗的物质的量为0.02mol×45%=0.009mol，从而得知反应氢气的物质的量为0.009mol×4=0.036mol，据此计算V(H2)==7.2×10-4mol/(L·min)；根据勒夏特列原理，增大反应物浓度将使得平衡向着正方向移动，由于该反应为气体前后气体体积相等的反应，依据等效平衡的特点，氢气的百分含量依然不变。