Question

2．硫化鈉是一種重要的化工原料．工業上用硫酸鈉來制得硫化鈉．制備硫化鈉的反應原理為：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）-Q，已知該可逆反應在1000℃時達到平衡，并保持反應器內恒溫恒容．試回答下列問題：
（1）此可逆反應的平衡常數表達式可表示為$\frac{[{H}_{2}O]^{4}}{[{H}_{2}]^{4}}$，若只改變一個影響因素，
當平衡移動時，K值不一定變化（填“一定”或“不一定”）；當K值變大時，逆反應速率增大．（填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）該反應達到平衡時下列說法錯誤的是cd．
a．容器內壓強保持不變
b．氫氣和水蒸汽的物質的量之比保持不變
c．加入少量Fe₃O₄固體，平衡向逆反應方向移動
d．移除部分Na₂S固體，平衡向正反應方向移動
（3）該溫度下，在2L盛有2.84g Na₂SO₄的密閉容器中通入H₂氣體，10分鐘后測得固體質量為2.264g．則10分鐘內H₂的平均反應速率為0.0018 mol/（L•min）．
（4）往Ba（ClO）₂溶液中通入足量SO₂氣體后，溶液中的溶質是H₂SO₄ HCl．
（5）向亞硫酸鈉中滴加酚酞，溶液變為紅色，若在該溶液中再滴入過量的BaCl₂溶液，現象是白色沉淀生成，溶液紅色褪去，請結合離子方程式，運用平衡原理進行解釋：亞硫酸鈉溶液水解成堿性，滴入酚酞成紅色．SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，加入氯化鋇后，Ba²⁺+SO₃^2-→BaSO₃↓，降低了SO₃^2-的濃度，使得水解平衡往左移動，導致溶液中OH^-濃度降低，因此溶液紅色褪去．

Answer 1

分析 （1）反應的平衡常數=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$，固體和純液體不寫入表達式，平衡常數只隨溫度變化；反應是吸熱反應，升溫促進平衡正向進行，平衡常數增大；
（2）反應是氣體體積不變的吸熱反應，反應達到平衡狀態，正逆反應速率相同時，各組分含量保持不變，變量不變說明反應達到平衡狀態；
（3）根據方程式計算反應的氫氣的物質的量，再求出反應速率；
（4）二氧化硫水溶液呈酸性，C1O^-在酸性條件下具有強氧化性，可與二氧化硫發生氧化還原反應，以此解答該題；
（5）亞硫酸鈉是強堿弱酸鹽，亞硫酸鈉水解而使溶液呈堿性，滴入酚酞，溶液變紅；再滴入過量的BaCl₂溶液，亞硫酸根離子和鋇離子反應生成亞硫酸鋇沉淀，由于SO₃^2-濃度減小，水解平衡左移，OH^-濃度減小，溶液褪色，據此即可解答．

解答 解：（1）Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），反應的平衡常數表達式K=$\frac{[{H}_{2}O]^{4}}{[{H}_{2}]^{4}}$，影響化學平衡的因素有溫度、壓強、濃度等，改變一個條件平衡發生移動，但平衡常數只隨溫度變化，不隨壓強、濃度的改變，所以若只改變一個影響因素，當平衡移動時，K值不一定變化，反應是吸熱反應，當K值變大時，說明是溫度影響，平衡正向進行，說明是升溫平衡正向進行，正逆反應速率都增大，
故答案為：$\frac{[{H}_{2}O]^{4}}{[{H}_{2}]^{4}}$；不一定；增大；
（2）Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），反應是氣體體積不變的吸熱反應，
a．反應前后氣體體積不變，反應過程中容器內壓強始終保持不變，反應達到平衡狀態，壓強不變，故a正確；
b．反應達到平衡狀態，物質的量不變，氫氣和水蒸汽的物質的量之比保持不變，故B正確；
c．固體不影響化學平衡，加入少量Fe₃O₄固體和水蒸氣反應，平衡正向移動，故c錯誤；
d．固體不影響化學平衡，移除部分Na₂S固體，平衡不發生移動，故d錯誤；
故答案為：cd；
（3）設反應消耗的氫氣為nmol，
Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）△m
           4mol                        64 g
            n                     （2.84-2.264）g
解得n=0.036mol，則該時間范圍內的平均反應速率v（H₂）=$\frac{\frac{0.036mol}{2L}}{10min}$═0.0018mol/（L．min），
故答案為：0.0018 mol/（L•min）；
（4）往Ba（C1O）₂溶液中通入足量SO₂氣體發生Ba（C1O）₂+2SO₂+2H₂O=BaSO₄↓+H₂SO₄+2HCl，則反應后溶液的溶質為H₂SO₄、HCl，
故答案為：H₂SO₄，HCl；
（5）亞硫酸鈉是強堿弱酸鹽，亞硫酸鈉水解而使溶液呈堿性，SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，滴入酚酞，溶液變紅；再滴入過量的BaCl₂溶液，亞硫酸根離子和鋇離子反應生成亞硫酸鋇沉淀，Ba²⁺+SO₃^2-═BaSO₃↓（白色），由于SO₃^2-濃度減小，水解平衡左移，OH^-濃度減小，溶液褪色，
故答案為：白色沉淀生成，溶液紅色褪去；亞硫酸鈉溶液水解成堿性，滴入酚酞成紅色．SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，加入氯化鋇后，Ba²⁺+SO₃^2-→BaSO₃↓，降低了SO₃^2-的濃度，使得水解平衡往左移動，導致溶液中OH^-濃度降低，因此溶液紅色褪去．

點評 本題考查了反應速率的計算、化學平衡常數計算、平衡標志的判斷方法、影響平衡的因素等，物質性質和鹽類水解原理是解題關鍵，題目難度中等．