Question

硫及其化合物在自然界中廣泛存在，運用相關原理回答下列問題：
（1）如圖表示一定溫度下，向體積為10L的密閉容器中充入1molO₂和一定量的SO₂后，SO₂和SO₃（g）的濃度隨時間變化的情況．
①該溫度下，從反應開始至平衡時氧氣的平均反應速率是

 

；
②該溫度下，反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常數為

 

．
（2）以黃銅礦（主要成分CuFeS₂）為原料，經焙燒、熔煉等使鐵元素及其他有關雜進入爐渣，將銅元素還原為銅．發生的主要反應為：
2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ?mol^-1
2Cu₂O（s）+Cu₂S （s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ?mol^-1
①“焙燒”時，通入少量空氣使黃銅礦部分脫硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S和FeS，其物質的量比為1：2）和SO₂，該反應的化學方程式為：

 

．
②在熔煉中，Cu₂S與等物質的量的O₂反應生成Cu的熱化學方程式為：

 

．
（3）用電解的方法將硫化鈉溶液氧化為多硫化物的研究具有重要的實際意義，將硫化物轉變為多硫化物是電解法處理硫化氫廢氣的一個重要內容．如圖，是電解產生多硫化物的實驗裝置：
①已知陽極的反應為：（x+1）S^2-═S_xS^2-+2xe^-，則陰極的電極反應式是：

 

．當反應轉移xmol電子時，產生的氣體體積為

 

（標準狀況下）．
②將Na₂S?9H₂O溶于水中配制硫化物溶液時，通常是在氮氣氣氛下溶解．其原因是（用離子反應方程式表示）：

 

．

Answer 1

分析：（1）①根據v=

△c

△t

來計算化學反應速率；
②根據化學反應的三行式計算化學平衡常數；
（2）①根據信息確定化學反應的反應物和生成物，進而書寫化學方程式；
②利用蓋斯定律來計算化學反應的焓變；
（3）①根據電解池的工作原理：陰極上發生得電子的還原反應，陽極上發生失去電子的氧化反應來回答；
②硫離子具有強的還原性，易被氧氣氧化為硫單質，據此來回答．

解答：解：（1）①開始至平衡時二氧化硫的平均反應速率是v=

△c

△t

=

2.0mol-0.2mol 10L

10min

=1.8×10^-2mol?L?¹?min?¹，化學反應速率之比等于方程式的系數之比，所以開始至平衡時氧氣的平均反應速率是v=9×10^-3mol?L?¹?min?¹，故答案為：9×10^-3mol?L?¹?min?¹；
②根據圖示內容知道：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
    初始濃度：0.2       0.1      0
    變化濃度：0.18       0.09     0.18
    平衡濃度：0.02      0.01       0.18
則K=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

0.182

0.022×0.01

=8.1×10³L?mol?¹，
故答案為：8.1×10³ L?mol?¹；
（2）①根據信息：“焙燒”時，通入少量空氣使黃銅礦部分脫硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S和FeS，其物質的量比為1：2）和SO₂，知道反應物是黃銅礦和氧氣，產物是
Cu₂S和FeS，其物質的量比為1：2，即方程式為：2CuFeS₂+O₂

高溫  .

Cu₂S+2FeS+SO₂，故答案為：2CuFeS₂+O₂

高溫  .

Cu₂S+2FeS+SO₂；
②已知：A、2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ?mol^-1，B、2Cu₂O（s）+Cu₂S （s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ?mol^-1
則Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）可以是

1

3

(A+B)，即△H=

1

3

×（116.0kJ?mol^-1-768.2kJ?mol^-1）=-217.4 kJ?mol^-1，
故答案為：Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）△H=-217.4 kJ?mol^-1；
（3）①陰極上是陽離子氫離子發生得電子的還原反應，即2H⁺+2e^-=H₂↑，當反應轉移xmol電子時，產生的氣體0.5xmol，體積為0.5xmol×22.4L/mol=11.2xL，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；11.2xL；
②硫化鈉中的硫離子具有強的還原性，易被氧氣氧化為硫單質，配制時要隔絕氧氣，可用氮氣氣流，即：2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-，故答案為：2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-．

點評：本題綜合考查學生熱化學、電化學、化學反應速率和平衡等方面的知識，注意知識的歸納和整理是解題關鍵，難度不大．