Question

化學反應原理在科研和生產中有廣泛應用。
（1）利用“化學蒸氣轉移法”制備TaS₂晶體，發生如下反應：
TaS₂（s）+2I₂（g） TaI₄（g）+S₂（g） （Ⅰ）
某溫度反應（Ⅰ）的K＝4，向某恒容密閉容器中加入1mol I₂（g）和足量TaS₂（s），I₂（g）的平衡轉化率為       　      。
（2）如下圖所示，反應（Ⅰ）在石英真空管中進行，先在溫度高（T₂）的一端放入未提純的TaS₂粉末和少量I₂（g），加熱一段時間后，在另一端溫度低（T₁）的一端得到了純凈的TaS₂晶體，則該正反應的△H    0（填“＞”或“＜”），上述反應體系中循環使用的物質是      。

（3）上圖為鈉硫高能電池的結構示意圖。該電池的工作溫度為320℃左右，電池反應為2Na + xS＝Na₂S_x，正極的電極反應式為____________________________。M（由Na₂O和Al₂O₃制得）的兩個作用是________________________________________________和隔離鈉與硫。
（4）寫出Na₂S溶液水解的離子方程式_______________________________________，Na₂S溶液中c(H^＋)+ c(Na^＋)＝________________。

Answer 1

（1）80%（2分）（2）＞（1分）； I₂（2分）（3）xS＋2e^－＝S_x^2－（2分）；離子導電（2分）
（4）S^2－＋H₂OHS^－＋OH^－、HS^－＋H₂OH₂S＋OH^－（2分，只寫第一步也可得分）
c(HS^－)+2c(S^2－)+c(OH^－) （2分）

解析試題分析：（1）    TaS₂（s）+2I₂（g） TaI₄（g）+S₂（g）
起始量（mol）           1             0       0
轉化量（mol）           2x            x       x
平衡量（mol）         1－2x           x       x
由于反應前后體積不變，因此可以用物質的量代替物質的量濃度表示其平衡常數，即
＝4＝
解得x＝0.4
所以I₂（g）的平衡轉化率為×100%＝80%
（2）加熱一段時間后，在另一端溫度低（T₁）的一端得到了純凈的TaS₂晶體，這說明低溫有利于TaS₂晶體的生成，因此逆反應是放熱反應，則正方應是吸熱反應，即△H＞0；先在溫度高（T₂）的一端放入未提純的TaS₂粉末和少量I₂（g），而最后又產生單質碘，因此單質碘是可以循環的物質。
（3）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應。根據方程式2Na + xS＝Na₂S_x可知，鈉是還原劑，做負極，S單質是氧化劑，在正極得到電子，因此正極反應式為xS＋2e^－＝S_x^2－。在熔融狀態下，Na₂O和Al₂O₃能電離出陰陽離子而使電解質導電，因此另外一種作用是離子導電。
（4）硫化鈉是強堿弱酸鹽，S^2－水解溶液顯堿性，因此Na₂S溶液水解的離子方程式為S^2－＋H₂OHS^－＋OH^－、HS^－＋H₂OH₂S＋OH^－；根據電荷守恒可知Na₂S溶液中c(H^＋)+ c(Na^＋)＝c(HS^－)+2c(S^2－)+c(OH^－)。
考點：考查平衡常數的應用、外界條件對平衡狀態的影響、原電池的應用與判斷以及水解方程式的書寫和溶液中離子濃度關系判斷