Question

7．1100℃時，在體積為5L的密閉容器中，發生可逆反應：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）并達到平衡，請完成下列各題：
（1）上述反應中涉及的非金屬元素原子的半徑從大到小的順序為S＞O＞H，非金屬性最強的元素原子的電子排布式，其電子的自旋方向共有2種．
（2）該反應中O、S屬于同主族元素，比較它們的單質的氧化性2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O（用化學方程式表示），寫出Na₂O的電子式，比較Na₂O和Na₂S的熔點高低：Na₂O＞Na₂S．
（3）上述平衡的平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$．
降低溫度，K值減小，則正反應為吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（4）能判斷反應達到平衡狀態的依據是BC（填序號）．
A．混合氣體的壓強不變                   B．混合氣體的密度不變
C．混合氣體的平均相對分子質量不變       D．各氣體的濃度相等
（5）若初始時加入的Na₂SO₄為2.84g，10分鐘后達到平衡時Na₂SO₄的轉化率為45%，V（H₂）=27.7.2×10^-4mol/（L•min），．平衡后，向容器中充入1molH₂，平衡向正反應方向（填“正反應方向”、“逆反應方向”或“不移動”），重新達到平衡后，與原平衡相比，H₂的體積百分含量不變（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）所有元素中H原子半徑最小，同周期自左而右原子半徑減小、同主族自上而下原子半徑增大；
非金屬性最強的元素為O元素，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，根據泡利原理與洪特規則畫出原子的軌道表示式，電子的自旋方向共有2種；
（2）同主族非金屬元素形成的單質為氧氣、硫，可以利用單質之間置換反應比較單質的氧化性強弱；根據離子化合物的成鍵特點來書寫電子式即可；
（3）平衡常數是指生成物平衡濃度化學計量數冪乘積與反應物平衡濃度化學計量數冪乘積的比，固體不需要標出；
降低溫度，K值減小，說明降低溫度平衡向逆反應方向移動；
（4）A．混合氣體的壓強始終不變；
B．混合氣體的總質量隨反應進行發生變化，容器容積不變，混合氣體的密度不變可以說明到達平衡；
C．混合氣體的總物質的量不變，總質量分數變化，故混合氣體的平均相對分子質量不變，可以說明到達平衡；
D．平衡時氣體的濃度與反應物轉化率有關；
（5）若初始時加入的Na₂SO₄為2.84g，10分鐘后達到平衡時Na₂SO₄的轉化率為45%，即△n（Na₂SO₄）=$\frac{2.84g×45%}{142g/mol}$=0.009mol，據此求出△n（H₂）和反應速率；
通入氫氣，氫氣的濃度增大，平衡右移．

解答 解：（1）所有元素中H原子半徑最小，同周期自左而右原子半徑減小、同主族自上而下原子半徑增大，故非金屬元素原子半徑：S＞O＞H；
非金屬性最強的元素為O元素，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，原子的軌道表示式為，電子的自旋方向共有2種；
故答案為：S＞O＞H；；2；
（2）同主族非金屬元素形成的單質為氧氣、硫，利用單質之間置換反應比較單質的氧化性強弱，反應方程式為：2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O，Na₂O是鈉離子和氧離子之間通過離子鍵形成的離子化合物，所屬的晶體類型是離子晶體，電子式為：，Na₂O的熔點高于Na₂S的熔點．

故答案為：2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O；；＞；
（3）Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）的平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$；
降低溫度，K值減小，說明降低溫度平衡向逆反應方向移動，逆反應為放熱反應，則正反應為吸熱反應，
故答案為：$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$；吸熱；
（4）A．反應前后氣體的物質的量不變，混合氣體的壓強始終不變，故A錯誤；
B．混合氣體的總質量隨反應進行發生變化，容器容積不變，混合氣體的密度不變可以說明到達平衡，故B正確；
C．混合氣體的總物質的量不變，總質量分數變化，故混合氣體的平均相對分子質量不變，可以說明到達平衡，故C正確；
D．平衡時氣體的濃度與反應物轉化率有關，平衡時的濃度不一定相等，故D錯誤，
故選：BC；
（5）若初始時加入的Na₂SO₄為2.84g，10分鐘后達到平衡時Na₂SO₄的轉化率為45%，即△n（Na₂SO₄）=$\frac{2.84g×45%}{142g/mol}$=0.009mol，故△n（H₂）=0.009mol，反應速率V（H₂）=$\frac{\frac{0.009mol}{5L}}{10min}$=27.7.2×10^-4mol/（L•min）；再通入氫氣，平衡右移，氫氣的濃度不變． 故答案為：27.7.2×10^-4mol/（L•min），正反應方向，不變．

點評 本題是一道化學平衡的綜合題，反應達平衡的標志、反應速率的計算和化學平衡常數的計算等是高頻考點，應加強練習．