Question

12．物質的類別和核心元素的化合價是研究物質性質的兩個重要視角．硫及其化合物與價態(tài)變化為坐標的二維轉化關系如圖所示．完成下列填空：

（1）圖1中X的水溶液在空氣中放置易變渾濁，寫出反應的化學方程式：2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O；
（2）下列物質用于Na₂S₂0₃制備，從氧化還原反應的角度分析，理論上有可能實現(xiàn)的方案是（選填編號）bd．
a、Na₂S+S    b、Z+S    C、Na₂SO₃+Y    d、NaHS+NaHSO₃
（3）請補充完整焙燒明礬的化學方程式：
4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S=2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O
（4）研究反應Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S+SO₂+H₂O的速率時，下列方案合理的是b．
a．測定一段時間內生成S0₂的體積，得出該反應的速率
b．研究濃度、溫度等因素對該反應速率的影響，比較反應出現(xiàn)渾濁的時間
c．用Na₂S₂0₃（S）分別與濃、稀硫酸反應，研究濃度對該反應速率的影響
（5）治理含CO、S0₂的煙道氣，以鋁釩土做催化劑，將CO、SO₂在380℃時轉化為S和一種無毒氣體．己知：
①硫的熔點：112.8℃、沸點：444.6℃；
②反應每得到Imol硫，放出270kJ的熱量．寫出該治理煙道氣反應的熱化學方程式2CO（g）+SO₂（g）$\frac{\underline{\;鋁礬土\;}}{380}$S（l）+2CO₂（g）△H=-270kJ/mol．
③一定條件下，將CO與SO₂以體積比為4：1置于恒容密閉容器中發(fā)生上述反應，下列選項能說明反應達到平衡狀態(tài)的是cd（填寫字母序號）．
a．v （CO）：v（S0₂）=2：1   
b．平衡常數(shù)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(shù)為$\frac{7}{11}$，則SO₂的轉化率為60%．
（6）其他條件相同、催化劑不同時，上述反應中SO₂的轉化率隨反應溫度的變化如圖2．不考慮催化劑價格因素，生產中選鋁礬土做催化劑的主要原因是鋁釩土作催化劑，在相對較低溫度下，單位時間內獲得較高的SO₂轉化率，能耗�。�．

Answer 1

分析 （1）X為H₂S，H₂S在空氣中變渾濁是因為被氧氣氧化為S；
（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）分析反應中各元素化合價變化，依據(jù)氧化還原反應得失電子守恒、原子個數(shù)守恒配平方程式；
（4）硫代硫酸鈉與稀硫酸反應生成了單質硫，溶液變渾濁，反應速率越快，出現(xiàn)渾濁時間越短；
（5）②反應每得到1mol硫，放出270kJ的熱量，以此書寫熱化學方程式；
③反應達到平衡狀態(tài)時正逆反應速率相等，各組分濃度保持不變，據(jù)此分析；利用三段式法計算二氧化硫的轉化率；
（6）由圖可知，相同條件下鋁釩土作催化劑時，二氧化硫的轉化率最大．

解答 解：（1）X為H₂S，H₂S在空氣中變渾濁是因為被氧氣氧化為S，反應的化學方程式為2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O，故答案為：2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O；
（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，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）由原子和元素守恒可知，缺項為水，反應中S元素的化合價由+6價降低為+4價，S元素的化合價由0升高為+4價，結合電子、原子守恒可知反應為4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O，故答案為：4；3；2；2；9；48H₂O；
（4）根據(jù)硫代硫酸鈉與稀硫酸反應生成了單質硫，溶液變渾濁，可以判斷反應速率快慢，反應速率越快，出現(xiàn)渾濁時間越短，
故答案為：b；
（5）②反應每得到1mol硫，放出270kJ的熱量，熱化學方程式為2CO（g）+SO₂（g）$\frac{\underline{\;鋁礬土\;}}{380℃}$S（l）+2CO₂ （g）△H=-270kJ/mol，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）$\frac{\underline{\;鋁礬土\;}}{380}$S（l）+2CO₂ （g）△H=-270kJ/mol；
③a、CO和SO2的速率之比始終等于化學計量數(shù)之比，其無法判斷反應是否達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b、溫度不變平衡常數(shù)始終不變，平衡常數(shù)不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c、容器體積不變，S為固態(tài)，反應正向進行氣體體積減小，當氣體質量不變時，說明各組分濃度不變，反應達到平衡狀態(tài)，故c正確；
d、CO₂和SO₂的體積比保持不變說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故d正確；
由           2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）
反應前（mol） 4       1         0       0
轉化了（mol）2x       x         x       2x
平衡后（mol）4-2x     1-x       x       2x
混合氣體中CO的體積分數(shù)為$\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%．
（6）由圖可知，生產中選鋁釩土做催化劑的主要原因是鋁釩土作催化劑，在相對較低溫度下，單位時間內獲得較高的SO₂轉化率，能耗小，
故答案為：鋁釩土作催化劑，在相對較低溫度下，單位時間內獲得較高的SO₂轉化率，能耗�。�

點評 本題為綜合題，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．