Question

【題目】生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的廢水、廢氣是環(huán)境污染的重要源頭。在環(huán)境治理方面人們可利用I2O5和Na2SO3等化工產(chǎn)品實現(xiàn)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(zhì)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。

（2）利用I2O5也可消除CO的污染，其反應(yīng)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?jǐn)?shù)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(nèi)，CO2的平均反應(yīng)速率 υ(CO2)=______________。

②b點時CO的轉(zhuǎn)化率為_______，化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____（填表達(dá)式）。

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

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

⑤下列現(xiàn)象，可以表示上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________（填字母）。

A．容器內(nèi)的壓強不再變化 B．混合氣的平均相對分子質(zhì)量不再變化

C．混合氣的密度不再變化 D．單位時間內(nèi)消耗CO和生成CO2的物質(zhì)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(huán)境污染。

已知反應(yīng)：

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(yīng)的熱化學(xué)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(jù)化合價升降總數(shù)相等以及質(zhì)量守恒定律，可以寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為I2O5 + 5 H2S = 5S + I2 + 5H2O。

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

①溫度為T2時，0～2 min 內(nèi)，φ(CO2)由0升高到0.3，則CO2的變化量為2mol，CO2的平均反應(yīng)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(zhuǎn)化率為80% ，五氧化二碘和碘都是固體，所以該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K= C5(CO2)/ C5(CO)。

③反應(yīng)：I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)的ΔH<0。

④上述反應(yīng)在T1下達(dá)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(zhì)的量均為2 mol的CO和CO2氣體，Qc=<K，則化學(xué)平衡向右移動。

⑤因為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，所以容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化；CO和CO2的化學(xué)計量數(shù)是相同的，所以單位時間內(nèi)消耗CO和生成CO2的物質(zhì)的量之比始終為1∶1。始終不變的數(shù)據(jù)不能作為平衡狀態(tài)的標(biāo)志。混合氣的平均相對分子質(zhì)量和混合氣的密度是變量，所以可以表示上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是混合氣的平均相對分子質(zhì)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(yīng)的熱化學(xué)方程式為Na2SO3(aq) + HClO(aq) Na2SO4(aq) + 2HCl(aq) ΔH=（a-b）kJ·mol1。