Question

2．硫化鈉是一種重要的化工原料．工業(yè)上用硫酸鈉來(lái)制得硫化鈉．制備硫化鈉的反應(yīng)原理為：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）-Q，已知該可逆反應(yīng)在1000℃時(shí)達(dá)到平衡，并保持反應(yīng)器內(nèi)恒溫恒容．試回答下列問(wèn)題：
（1）此可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式可表示為$\frac{[{H}_{2}O]^{4}}{[{H}_{2}]^{4}}$，若只改變一個(gè)影響因素，
當(dāng)平衡移動(dòng)時(shí)，K值不一定變化（填“一定”或“不一定”）；當(dāng)K值變大時(shí)，逆反應(yīng)速率增大．（填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是cd．
a．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
b．氫氣和水蒸汽的物質(zhì)的量之比保持不變
c．加入少量Fe₃O₄固體，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
d．移除部分Na₂S固體，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
（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(cè)得固體質(zhì)量為2.264g．則10分鐘內(nèi)H₂的平均反應(yīng)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(zhì)是H₂SO₄ HCl．
（5）向亞硫酸鈉中滴加酚酞，溶液變?yōu)榧t色，若在該溶液中再滴入過(guò)量的BaCl₂溶液，現(xiàn)象是白色沉淀生成，溶液紅色褪去，請(qǐng)結(jié)合離子方程式，運(yùn)用平衡原理進(jìn)行解釋?zhuān)簛喠蛩徕c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(dòng)，導(dǎo)致溶液中OH^-濃度降低，因此溶液紅色褪去．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)的平衡常數(shù)=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$，固體和純液體不寫(xiě)入表達(dá)式，平衡常數(shù)只隨溫度變化；反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大；
（2）反應(yīng)是氣體體積不變的吸熱反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相同時(shí)，各組分含量保持不變，變量不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
（3）根據(jù)方程式計(jì)算反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量，再求出反應(yīng)速率；
（4）二氧化硫水溶液呈酸性，C1O^-在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，可與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以此解答該題；
（5）亞硫酸鈉是強(qiáng)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(guò)量的BaCl₂溶液，亞硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)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(jù)此即可解答．

解答 解：（1）Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{[{H}_{2}O]^{4}}{[{H}_{2}]^{4}}$，影響化學(xué)平衡的因素有溫度、壓強(qiáng)、濃度等，改變一個(gè)條件平衡發(fā)生移動(dòng)，但平衡常數(shù)只隨溫度變化，不隨壓強(qiáng)、濃度的改變，所以若只改變一個(gè)影響因素，當(dāng)平衡移動(dòng)時(shí)，K值不一定變化，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，當(dāng)K值變大時(shí)，說(shuō)明是溫度影響，平衡正向進(jìn)行，說(shuō)明是升溫平衡正向進(jìn)行，正逆反應(yīng)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(yīng)是氣體體積不變的吸熱反應(yīng)，
a．反應(yīng)前后氣體體積不變，反應(yīng)過(guò)程中容器內(nèi)壓強(qiáng)始終保持不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)不變，故a正確；
b．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，物質(zhì)的量不變，氫氣和水蒸汽的物質(zhì)的量之比保持不變，故B正確；
c．固體不影響化學(xué)平衡，加入少量Fe₃O₄固體和水蒸氣反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，故c錯(cuò)誤；
d．固體不影響化學(xué)平衡，移除部分Na₂S固體，平衡不發(fā)生移動(dòng)，故d錯(cuò)誤；
故答案為：cd；
（3）設(shè)反應(yīng)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(shí)間范圍內(nèi)的平均反應(yīng)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(fā)生Ba（C1O）₂+2SO₂+2H₂O=BaSO₄↓+H₂SO₄+2HCl，則反應(yīng)后溶液的溶質(zhì)為H₂SO₄、HCl，
故答案為：H₂SO₄，HCl；
（5）亞硫酸鈉是強(qiáng)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(guò)量的BaCl₂溶液，亞硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)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(dòng)，導(dǎo)致溶液中OH^-濃度降低，因此溶液紅色褪去．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、平衡標(biāo)志的判斷方法、影響平衡的因素等，物質(zhì)性質(zhì)和鹽類(lèi)水解原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．