Question

【題目】“循環經濟”和“低碳經濟”是目前備受關注的課題，因而對碳和硫的化合物的綜合利用成為研究的熱點。請回答下列問題：

（1）下列事實中，不能用來比較碳元素和硫元素非金屬性強弱的是______（填選項字母）。

A．有漂白性而沒有

B．少量能與反應生成

C．能使酸性溶液褪色而不能

D．溶液顯堿性而溶液顯中性

（2）下圖是通過熱循環進行能源的綜合利用和污染治理的反應系統原理。

系統（Ⅱ）制氫氣的熱化學方程式為_________；兩個系統制得等量的H2所需能量較少的是________。

（3）向10 L恒容密閉容器中充入2 mol CO和1 mol ，發生反應2CO(g)＋SO2 (g)S(g)＋2CO2 (g)。CO和CO2的平衡體積分數（φ）與溫度（T）的關系如圖所示。

①圖中能表示CO的平衡體積分數與溫度關系的曲線為______（填“L1”或“L2”）。

②T1 ℃時，的平衡轉化率α1＝_______，反應的平衡常數_________。

③只改變下列條件，既能加快該反應速率，又能增大CO的平衡轉化率的是_____（填選項字母）。

A．增大壓強 B．充入一定量

C． 充入一定量 D．加入適當催化劑

④向起始溫度為 ℃的10 L絕熱容器中充入2 mol CO和1 mol ，重復實驗，該反應的平衡常數_____（填“＞”“＜”或“＝”），理由為_____。

Answer 1

【答案】D S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol 系統（Ⅱ） L2 50% 1 B ＜ 該反應為吸熱反應，平衡時絕熱容器內的溫度低于恒溫器內的溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小

【解析】

（1）比較非金屬性，可利用非金屬元素氣態氫化物的穩定性和最高價氧化物對應的水化物的酸性，S的最高價氧化物的水化物為硫酸，不能利用亞硫酸；

（2）根據蓋斯定律求反應熱；

（3）根據題中所給的圖像進行分析。

（1）A.SO2具有漂白性，其原因為SO2與有色物質反應生成不穩定的無色物質，與元素的非金屬性無關，故A錯誤；

B.少量H2SO3能與Na2CO3反應生成NaHCO3，證明H2SO3的酸性強于HCO3-的酸性，但不能比較碳元素和硫元素非金屬性強弱，故B錯誤；

C.SO2能使酸性KMnO4溶液褪色，體現其還原性，低價態氧化物的還原性強弱不能用來比較元素的非金屬性強弱，故C錯誤；

D.Na2CO3溶液顯堿性說明H2CO3為弱酸，而Na2SO4溶液顯中性說明H2SO4為強酸，最高價氧化物對應的水化物的酸性越強，元素的非金屬性越強，故D正確。

故答案為：D。

（2）由信息知：①CO2(g)+C(s)2CO(g) H1=+172.4kJ/mol，②Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) H1=+17.2.kJ/mol，③3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g)H3=-58.2kJ/mol，④2CO(g)+2SO2(g)S(s)+2CO2(g)，H4=+8.0kJ/mol，應用蓋斯定律得到系統（Ⅰ）中熱化學碳水循環制取氫氣的熱化學方程式為①+②×2+③×2，即C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) H=+90.4kJ/mol，系統（Ⅱ）中熱化學硫水循環聯產氫氣和二氧化硫的熱化學方程式為②×2+③×2-④，即S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol，系統（Ⅰ）為吸熱反應，系統（Ⅱ）為放熱反應，故制得等量的H2所需能量較少的系統（Ⅱ），故答案為：S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol；系統（Ⅱ）。

（3）①該反應為吸熱反應，溫度升高，平衡正向移動，CO的平衡體積分數減小，CO2的平衡體積分數增大，故圖中表示CO的平衡體積分數與溫度關系的曲線為L2，故答案為：L2。

②由圖中信息，T1℃時，M點對應體系中CO和CO2的平衡體積分數相等，則平衡時CO和CO2的物質的量相等，設參與反應的SO2的物質的量為x，根據三段式法可得2mol-2x=2x，解得x=0.5mol，故SO2的平衡轉化率為×100%=50%，同時計算得CO(g)、SO2(g)、S(g)、CO2(g)的平衡濃度分別為0.1mol/L、0.05mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L，故該反應的平衡常數K1=1，故答案為：50%，1。

③A.該反應為反應前后氣體的分子數不變的吸熱反應，故增大壓強，平衡不移動，故A錯誤；

B.充入一定量SO2，SO2的濃度增大，平衡正向移動，CO的平衡轉化率增大，反應速率增大，故B正確；

C.充入一定量H2S后，其與SO2反應生成硫單質，平衡逆向移動，CO的平衡轉化率減小，反應速率減小，故C錯誤；

D.加入適當催化劑，平衡不移動，故D錯誤。

故答案為：B。

④該反應為吸熱反應，平衡時絕熱容器內的溫度低于恒溫器內的溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，故答案為：＜，該反應為吸熱反應，平衡時絕熱容器內的溫度低于恒溫器內的溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小。