Question

12．質的類別和核心元素的化合價是研究物質性質的兩個基本視角．根據圖，完成下列填空：

（1）如圖中X的電子式為；其水溶液長期在空氣中放置容易變渾濁，用化學方程式表示該變化2H₂S+O₂ =2S↓+2H₂O；該變化體現出硫元素的非金屬性比氧元素弱（填“強”或“弱”）．用原子結構解釋原因氧和硫同主族，同主族元素最外層電子數相同，從上到下，電子層數增多，原子半徑增大，得電子能力逐漸減弱．
（2）Na₂S₂O₃是一種用途廣泛的鈉鹽．下列物質用于Na₂S₂O₃的制備，從氧化還原反應的角度，理論上有可能的是bd（填字母序號）．
a．Na₂S+S         b．Z+S          c．Na₂SO₃+Y         d．NaHS+NaHSO₃
（3）SO₂是主要大氣污染物之一．工業上煙氣脫硫的方法之一是用堿液吸收，其流程如圖：
．該法吸收快，效率高．若在操作中持續通入含SO₂的煙氣，則最終產物為NaHSO₃．室溫下，0.1mol/L ①亞硫酸鈉 ②亞硫酸氫鈉 ③硫化鈉 ④硫化氫鈉的四種溶液的pH由大到小的順序是③＞①＞④＞②．（用編號表示）
已知：H₂S：K_i1=1.3×10^-7    K_i2=7.1×10^-15   H₂SO₃：K_i1=1.3×10^-2    K_i2=6.2×10^-8
（4）治理含CO、SO₂的煙道氣，也可以將其在催化劑作用下轉化為單質S和無毒的氣體：
2CO（g）+SO₂ （g）?S（s）+2CO₂（g）．一定條件下，將CO與SO₂以體積比為4：1置于恒容密閉容器中發生上述反應，下列選項能說明反應達到平衡狀態的是cd（填寫字母序號）．
a．v （CO）：v（SO₂）=2：1          
b．平衡常數不變
c．氣體密度不變                     
d．CO₂和SO₂的體積比保持不變
測得上述反應達平衡時，混合氣體中CO的體積分數為$\frac{7}{11}$，則SO₂的轉化率為60%．

Answer 1

分析 （1）X為H₂S，S最外層6個電子，能夠與2個H原子形成共價鍵；H₂S在空氣中變渾濁是因為被氧氣氧化為S；同主族元素最外層電子數相同，原子半徑自上而下逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，失電子能力逐漸增強；
（2）Na₂S₂O₃中S為+2價，從氧化還原的角度分析，反應物中S元素化合價必須分別大于2和小于2；
（3）持續通入含SO₂的煙氣，與NaOH反應生成亞硫酸氫鈉；酸性越弱，水解程度越大，則溶液堿性越強，pH越大；
（4）結合平衡的特征“等”、“定”及衍生的物理量判斷平衡狀態；測得上述反應達平衡時，混合氣體中CO的體積分數為$\frac{7}{11}$，則  
            2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）
反應前（mol） 4       1        0        0
轉化了（mol） 2x       x       x        2x
平衡后（mol）4-2x     1-x      x         2x
混合氣體中CO的體積分數為$\frac{7}{11}$，則有$\frac{4-2x}{4-2x+1-x+2x}$=$\frac{7}{11}$，x=0.6，以此計算轉化率．

解答 解：（1）X為H₂S，S最外層6個電子，能夠與2個H原子形成共價鍵，其電子式為：；H₂S在空氣中變渾濁是因為被氧氣氧化為S，反應為2H₂S+O₂ →2S↓+2 H₂O，所以S非金屬性比O弱，從結構上可知，氧和硫同主族，同主族元素最外層電子數相同，從上到下，電子層數增多，原子半徑增大，得電子能力逐漸減弱，
故答案為：；2H₂S+O₂ =2S↓+2 H₂O；弱；氧和硫同主族，同主族元素最外層電子數相同，從上到下，電子層數增多，原子半徑增大，得電子能力逐漸減弱；
（2）①Na₂S₂O₃中S為+2價，從氧化還原的角度分析，反應物中S元素化合價必須分別大于2和小于2，a中S化合價都小于2，c中S的化合價都大于2，bd符合題意，
故答案為：bd；
（3）持續通入含SO₂的煙氣，與NaOH反應，氣體過量生成NaHSO₃；由電離平衡常數可知，酸性為HS^-＜HSO₃^-＜H₂S＜H₂SO₃，則鹽溶液的pH為③＞①＞④＞②，
故答案為：NaHSO₃；③＞①＞④＞②；
（4）a．v （CO）：v（SO₂）=2：1，速率之比始終等于化學計量數之比，其無法判斷反應是否達到平衡狀態，故a錯誤；
b．溫度不變平衡常數始終不變，平衡常數不變不能說明反應達到平衡狀態，故b錯誤；
c．容器體積不變，S為固態，反應正向進行氣體體積減小，當氣體質量不變時，說明各組分濃度不變，反應達到平衡狀態，故c正確；
d．CO₂和SO₂的體積比保持不變說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故d正確；
由           2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）
反應前（mol） 4        1        0       0
轉化了（mol） 2x       x        x       2x
平衡后（mol）4-2x     1-x       x       2x
混合氣體中CO的體積分數為$\frac{7}{11}$，則有$\frac{4-2x}{4-2x+1-x+2x}$=$\frac{7}{11}$，x=0.6，
所以SO₂的轉化率為$\frac{0.6}{1}$×100%=60%，
故答案為：cd；60%．

點評 本題考查較綜合，涉及非金屬性比較、氧化還原反應、反應速率及熱化學方程式等，側重反應原理中高頻考點的考查，綜合性較強，題目難度不大．