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(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)得CO2氣體的體積分?jǐn)?shù)φ(CO2)隨時(shí)間t的變化曲線如圖所示。

①溫度為T2時(shí)，0～2 min 內(nèi)，CO2的平均反應(yīng)速率υ(CO2)=__________________。

②b點(diǎn)時(shí)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(shí)，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(dòng)。

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(qiáng)不再變化 B．混合氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

C．混合氣的密度不再變化 D．單位時(shí)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：________________________。

（4）某工業(yè)廢水中含有Hg2+、Cu2+等離子。取一定量的該工業(yè)廢水，向其中投入一定量的MnS固體，當(dāng)CuS開始沉淀時(shí)，溶液中=____________（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

[已知：Ksp(HgS)=6.4×1053，Ksp(CuS)=1.3×1036，Ksp(MnS)=2.5×1013。]

Answer 1

【答案】（1）I2O5+5H2SI2+5S+5H2O（2分）

（2）①0.15 mol·L1·min1（2分） ②80%（2分） （1分） ③<（1分）

④向右（1分） ⑤BC（2分）

（3）Na2SO3 (aq)+HClO(aq)Na2SO4 (aq)+HCl(aq) ΔH=(ab) kJ·mol1（2分）

（4）4.9×1017（3分）

【解析】（1）根據(jù)題目信息，反應(yīng)中氧化劑為I2O5，H2S為還原劑，結(jié)合得失電子相等，可寫出方程式：I2O5+5H2SI2+5S+5H2O。

（2）①該反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，開始時(shí)CO的濃度為1 mol·L1，總氣體濃度始終不變。2 min 時(shí)，CO2的濃度為0.3 mol·L1，所以υ(CO2)==0.15 mol·L1·min1。②b點(diǎn)對(duì)應(yīng)CO2的體積分?jǐn)?shù)為0.8，在該點(diǎn)CO消耗的濃度為0.8 mol·L1，所以，α(CO)=80%。根據(jù)反應(yīng)方程式，可知平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=。③由圖可知T2溫度下先達(dá)到平衡，說明T2>T1，在平衡狀態(tài)下由T2到T1，φ(CO2)增大，說明平衡向右移動(dòng)，故正反應(yīng)放熱，即ΔH <0。④達(dá)到平衡時(shí)，b點(diǎn)對(duì)應(yīng)CO2的體積分?jǐn)?shù)為0.8，在該點(diǎn)CO消耗的濃度為0.8 mol·L1，c(CO2)= 0.8 mol·L1，c(CO)= 0.2 mol·L1，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K===45，在T1下達(dá)平衡時(shí)，充入物質(zhì)的量均為2 mol的CO和CO2氣體，則相當(dāng)于CO和CO2的濃度均增加了1 mol·L1，化學(xué)反應(yīng)的濃度商Q===<45，Q<K，化學(xué)平衡向右移動(dòng)。⑤反應(yīng)方程式兩邊氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)相同，故在反應(yīng)過程中容器內(nèi)的壓強(qiáng)始終不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤。混合氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量=，在反應(yīng)過程中混合氣的質(zhì)量發(fā)生變化，物質(zhì)的量不變，所以容器內(nèi)混合氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，則說明達(dá)到平衡，B項(xiàng)正確。混合氣體的密度ρ=，在反應(yīng)過程中混合氣的質(zhì)量發(fā)生變化，故密度不變可作為達(dá)到平衡的標(biāo)志，C項(xiàng)正確。根據(jù)化學(xué)方程式知，單位時(shí)間內(nèi)消耗CO和生成CO2的物質(zhì)的量之比為1∶1恒成立，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

（3）根據(jù)蓋斯定律，由①②可得：Na2SO3(aq)+HClO(aq)Na2SO4 (aq)+HCl(aq) ΔH=(ab) kJ·mol1。

（4）根據(jù)溶度積可知，當(dāng)CuS開始沉淀時(shí)，溶液中c(Cu2+)=，c(Hg2+)=，在同一溶液中，c(S2)相同，故===4.9×1017。