Question

【題目】生產、生活中產生的廢水、廢氣是環境污染的重要源頭。在環境治理方面人們可利用I2O5和Na2SO3等化工產品實現對廢水和廢氣的治理。

（1）利用I2O5的氧化性處理廢氣H2S，得到S、I2兩種單質，發生反應的化學方程式為________________。

（2）利用I2O5也可消除CO的污染，其反應原理為I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s) ΔH。已知在不同溫度（T1、T2）下，向裝有足量I2O5固體的2 L恒容密閉容器中通入2 mol CO，測得CO2氣體的體積分數φ(CO2)隨時間t的變化曲線如圖所示。

①溫度為T2時，0～2 min 內，CO2的平均反應速率 υ(CO2)=______________。

②b點時CO的轉化率為_______，化學反應的平衡常數K=_____（填表達式）。

③反應：I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)的ΔH______0（填“>”“<”或“=”）。

④上述反應在T1下達到平衡時，再向容器中充入物質的量均為2 mol的CO和CO2氣體，則化學平衡________（填“向左” “向右”或“不”）移動。

⑤下列現象，可以表示上述反應達到平衡狀態的是____________（填字母）。

A．容器內的壓強不再變化 B．混合氣的平均相對分子質量不再變化

C．混合氣的密度不再變化 D．單位時間內消耗CO和生成CO2的物質的量之比為1∶1

（3）Na2SO3具有還原性，其水溶液可以吸收Cl2(g)，減少環境污染。

已知反應：

①Na2SO3(aq)+Cl2(g)+H2O(l) Na2SO4(aq)+2HCl(aq) ΔH1=a kJ·mol1

②Cl2(g)+H2O(l) HCl(aq)+HClO(aq) ΔH2=b kJ·mol1

試寫出Na2SO3(aq)與HClO(aq)反應的熱化學方程式：________________________。

Answer 1

【答案】 I2O5 + 5 H2S = 5S + I2 + 5H2O 0.15 mol·L-1 ·min-1 80% C5(CO2)/ C5(CO) < 向右 BC Na2SO3(aq) + HClO(aq) Na2SO4(aq) + 2HCl(aq) ΔH=（a-b）kJ·mol1

【解析】（1）利用I2O5的氧化性處理廢氣H2S，H2S被氧化為S、I2O5被還原為I2，根據化合價升降總數相等以及質量守恒定律，可以寫出該反應的化學方程式為I2O5 + 5 H2S = 5S + I2 + 5H2O。

（2）該反應是一個氣體分子數保持不變的反應，所以反應前后氣體的物質的量保持不變。由圖像可知，反應在T2時先達到平衡狀態，所以T1<T2，溫度T1由升高到T2后，φ(CO2)減小，說明正反應是放熱反應。

①溫度為T2時，0～2 min 內，φ(CO2)由0升高到0.3，則CO2的變化量為2mol，CO2的平均反應速率υ(CO2)= 0.15 mol·L-1 ·min-1。

②b點時φ(CO2)=0.8，CO的變化量為0.8，CO的轉化率為80% ，五氧化二碘和碘都是固體，所以該化學反應的平衡常數K= C5(CO2)/ C5(CO)。

③反應：I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)的ΔH<0。

④上述反應在T1下達到平衡時，c(CO)=0.2mol/L，c(CO2)=0.8mol/L，K= C5(CO2)/ C5(CO)= 。再向容器中充入物質的量均為2 mol的CO和CO2氣體，Qc=<K，則化學平衡向右移動。

⑤因為反應前后氣體分子數不變，所以容器內的壓強不發生變化；CO和CO2的化學計量數是相同的，所以單位時間內消耗CO和生成CO2的物質的量之比始終為1∶1。始終不變的數據不能作為平衡狀態的標志。混合氣的平均相對分子質量和混合氣的密度是變量，所以可以表示上述反應達到平衡狀態的是混合氣的平均相對分子質量不再變化和混合氣的密度不再變化，填BC。

（3）①Na2SO3(aq)+Cl2(g)+H2O(l) Na2SO4(aq)+2HCl(aq) ΔH1=a kJ·mol1，②Cl2(g)+H2O(l) HCl(aq)+HClO(aq) ΔH2=b kJ·mol1。由①-②得，Na2SO3(aq) + HClO(aq) Na2SO4(aq) + 2HCl(aq)，所以ΔH=（a-b）kJ·mol1，即2SO3(aq)與HClO(aq)反應的熱化學方程式為Na2SO3(aq) + HClO(aq) Na2SO4(aq) + 2HCl(aq) ΔH=（a-b）kJ·mol1。