精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
17.1100℃时,在恒容密闭容器中,发生可逆反应:Na2SO4(s)+4H2(g)?Na2S(s)+4H2O(g)并达到平衡,请完成下列各题:
(1)上述反应中涉及的元素原子的半径从大到小的顺序为Na>S>O>H,非金属性最强的元素原子的轨道表示式,其电子的自旋方向共有2种.比较两种同主族非金属元素形成的单质的氧化性(用化学方程式表示)2H2S+O2=2S↓+2H2O
(2)上述平衡的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{4}({H}_{2}O)}{{c}^{4}({H}_{2})}$.降低温度,K值减小,则正反应为吸热(填“吸热”或“放热”)反应.
(3)能判断反应达到平衡状态的依据是(填序号)BC.
A.混合气体的压强不变                      
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变          
D.各气体的浓度相等
(4)平衡后,向容器中充入1molH2,重新达到平衡,与原平衡相比,H2的转化率不变;体积百分含量bb(填“增大”、“减小”或“不变”)
(5)若初始时加入的Na2SO4为2.84g,达平衡时Na2SO4的转化率为45%,则达平衡时该容器内固体的总质量是2.264g.

分析 (1)所有元素中H原子半径最小,同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大;
非金属性最强的元素为O元素,原子核外电子排布式为1s22s22p4,根据泡利原理与洪特规则画出原子的轨道表示式,电子的自旋方向共有2种;
同主族非金属元素形成的单质为氧气、硫,可以利用单质之间置换反应比较单质的氧化性强弱;
(2)平衡常数是指生成物平衡浓度化学计量数幂乘积与反应物平衡浓度化学计量数幂乘积的比,固体不需要标出;
降低温度,K值减小,说明降低温度平衡向逆反应方向移动;
(3)A.混合气体的压强始终不变;
B.混合气体的总质量随反应进行发生变化,容器容积不变,混合气体的密度不变可以说明到达平衡;
C.混合气体的总物质的量不变,总质量分数变化,故混合气体的平均相对分子质量不变,可以说明到达平衡;
D.平衡时气体的浓度与反应物转化率有关;
(4)平衡后,向容器中充入1molH2,等效为再原平衡的基础上增大压强,平衡不移动;
(5)固体减少质量为参加反应的Na2SO4中氧元素质量.

解答 解:(1)所有元素中H原子半径最小,同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大,故原子半径:Na>S>O>H;
非金属性最强的元素为O元素,原子核外电子排布式为1s22s22p4,原子的轨道表示式为,电子的自旋方向共有2种;
同主族非金属元素形成的单质为氧气、硫,利用单质之间置换反应比较单质的氧化性强弱,反应方程式为:2H2S+O2=2S↓+2H2O,
故答案为:Na>S>O>H;;2;2H2S+O2=2S↓+2H2O;
(2)Na2SO4(s)+4H2(g)?Na2S(s)+4H2O(g)的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{4}({H}_{2}O)}{{c}^{4}({H}_{2})}$;
降低温度,K值减小,说明降低温度平衡向逆反应方向移动,逆反应为放热反应,则正反应为吸热反应,
故答案为:$\frac{{c}^{4}({H}_{2}O)}{{c}^{4}({H}_{2})}$;吸热;
(3)A.反应前后气体的物质的量不变,混合气体的压强始终不变,故A错误;
B.混合气体的总质量随反应进行发生变化,容器容积不变,混合气体的密度不变可以说明到达平衡,故B正确;
C.混合气体的总物质的量不变,总质量分数变化,故混合气体的平均相对分子质量不变,可以说明到达平衡,故C正确;
D.平衡时气体的浓度与反应物转化率有关,平衡时的浓度不一定相等,故D错误,
故选:BC;
(4)平衡后,向容器中充入1molH2,等效为再原平衡的基础上增大压强,平衡不移动,与原平衡相比,H2的转化率不变,体积百分含量不变,
故答案为:不变;不变;
(5)若初始时加入的Na2SO4为2.84g,达平衡时Na2SO4的转化率为45%,则反应的硫酸钠为$\frac{2.84g×45%}{142g/mol}$=
0.009mol,固体减少质量为参加反应的Na2SO4中氧元素质量,则达平衡时该容器内固体的总质量是 2.84g-0.009mol×4×16g/mol=2.264g,
故答案为:2.264g.

点评 本题考查元素周期律、平衡常数、化学平衡状态判断、化学平衡计算与影响因素等知识点,侧重考查学生分析解决问题的能力,难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.酸与碱发生反应时,除生成正盐,如NaCl、K2SO4等外,还可能生成酸式盐,如NaHSO4、NaHCO3、NH4HCO3等,或者生成碱式盐,如碱式氯化镁[Mg(0H)Cl]、碱式碳酸铜:[Cu2(0H)2CO3]等.
请回答下列问题:
(1)CO2与Na0H溶液反应,可能生成正盐--碳酸钠,也可能生成酸式盐--碳酸氢钠.你认为在什么条件下会生成碳酸氢钠CO2过量时.
(2)你认为碱式氯化镁或碱式碳酸铜等碱式盐能与盐酸发生反应吗?如果能反应,写出有关反应的化学方程式;如果不能反应.说明理由Mg(0H)Cl+HCl=H2O+MgCl2,Cu2(0H)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑.
(3)你认为NaHSO4或NaHCO3等酸式盐能与Na0H溶液反应吗?如果能反应,写出有关反应的化学方程式;如果不能反应,说明理由NaHSO4+NaOH=H2O+Na2SO4,NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列说法中正确的是(  )
A.对有气体参加的化学反应,通过减小体积增大体系压强,可使单位体积内活化分子数增加,因而反应速率增大
B.升高温度,主要是因为分子运动加剧,碰撞频率提高,因而反应速率增大
C.活化分子之间发生的碰撞一定为有效碰撞
D.加入适宜的催化剂,可使活化能增大,从而加快反应速率

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.某校实验室合成环己烯的反应和实验装置(夹持及加热部分已省略)如下:
相关数据如下:
相对分子质量密度/(g•cm-3沸点/℃溶解性
环已醇1000.9618161微溶于水
环已烯820.810283难溶于水
实验步骤:
Ⅰ.[合成]:在a中加入20.00g纯环己醇及2小块沸石,冷却搅动下缓慢加入10mL浓硫酸.b中通入冷却水后,缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃.
Ⅱ.[提纯]:将反应后粗产物倒入分液漏斗中,依次用少量5% Na2CO3溶液和水洗涤,分离后加入无水CaCl2颗粒,静置一段时间后弃去CaCl2.再进行蒸馏最终获得12.30g纯环己烯.
回答下列问题:
(1)装置b的名称是直形冷凝管.加入沸石的目的是防止混合液爆沸.
(2)本实验分液所得产物应从上口倒出(填“上口”或“下口”).
(3)提纯过程中加入Na2CO3溶液的目的是除去多余的H2SO4,加入无水CaCl2的作用是干燥所得环己烯(产物).
(4)本实验所得环己烯的产率是75%(产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%)

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.硫代硫酸钠(Na2S2O3)在工业生产、医药制造业中被广泛应用.现利用反应2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2来制备Na2S2O3,所需仪器如图所示.

(1)按气流方向连接各仪器,接口顺序为:a→g,h→b,c→e,f→d.
(2)A仪器名称为分液漏斗.
(3)装置甲的作用是用作安全瓶,防止丙中液体倒吸,装置丁的作用是除去多余的二氧化硫,防止二氧化硫进入空气中污染大气.
(4)装置丙中盛装的试剂是:Na2CO3和Na2S的混合溶液.
(5)Na2S2O3还原性较强,工业上常用作除去溶液中残留的Cl2,在该反应中Na2S2O3只作还原剂,则离子方程式为:S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+8Cl-+10H+
(6)请设计简单的实验方案,证明上述残留的Cl2被还原成了Cl-(试剂自选):取少量反应后的溶液于试管中,滴入Ba(NO32溶液至不再产生沉淀,再取上层清液(或过滤后取滤液),滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则说明Cl2被还原为了Cl-

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.甲醇是重要的化工原料,在日常生活中有着广泛的应用.
工业上一般采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1
下表所列数据是以上反应在不同温度下的化学平衡常数的数值:
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
(1)Ⅰ、在一密闭容器中发生反应并达到平衡后,保持其他条件不变,对容器升温,此反应的化学反应平衡应逆向移动(填“正向”、“逆向”、“不”)
Ⅱ、某温度下,将1mol CO和4mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)=0.1mol/L,则CO的转化率为80%,此时的温度>250℃(填“>”、“<”、“=”)
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H1=-Q1kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-Q2 kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H3=-Q3 kJ/mol
请写出甲醇发生不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学反应方程式:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)△H=-(0.5Q1-0.5Q2-2Q3)kJ/mol
(3)某同学依据甲醇燃烧的反应原理,设计如右图所示的电池装置,工作一段时间后,测得溶液的pH将降低(填“升高”、“降低”、“不变”),该燃料电池负极反应的离子方程式为:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.某化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置(如图1),以环己醇制备环己烯
已知:

(1)制备粗品
将12.5mL环己醇加入试管A中,再加入l mL浓硫酸,摇匀后放入碎瓷片,缓慢加热至反应完全,在试管C内得到环己烯粗品.
①A中碎瓷片的作用是防暴沸,导管B除了导气外还具有的作用是冷凝.
②试管C置于冰水浴中的目的是防止环己烯挥发.
(2)制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等.加入饱和食盐水,振荡、静置、分层,环己烯在上层
层(填“上”或“下”),分液后用c (填入编号)洗涤.
a.KMnO4溶液      b.稀H2SO4   c.Na2CO3溶液
②再将环己烯按图2装置蒸馏,冷却水从g(填“f”或“g”)口进入.
③收集产品时,控制的温度应在83℃左右,实验制得的环己烯精品质量低于理论产量,可能的原因是c
a.蒸馏时从70℃开始收集产品
b.环己醇实际用量多了
c.制备粗品时环己醇随产品一起蒸出
(3)以下区分环己烯精品和粗品的方法,合理的是bc.
a.用酸性高锰酸钾溶液        b.用金属钠       c.测定沸点     d.用FeCl3溶液
(4)若用环己烯经两步反应合成1,3-环己二烯 (),试写出该两步反应对应的化学方程

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O,实验室可用如下装置(略去部分加持仪器)模拟生成过程.

烧瓶C中发生反应如下:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)═Na2SO3(aq)+H2S(aq)  (Ⅰ)
2H2S(aq)+SO2(g)═3S(s)+2H2O(l)        (Ⅱ)
S(s)+Na2SO3(aq)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3(aq)          (Ⅲ)
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若液柱高度保持不变,则整个装置气密性良好.装置D的作用是防止倒吸.装置E中为NaOH溶液.
(2)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2:1.
(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率. 实验中,为使SO2缓慢进入烧瓶C,采用的操作是控制滴加硫酸的速率.已知反应(Ⅲ)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是溶液变澄清(或混浊消失).反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A,实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器含有ad.
a.烧杯    b.蒸发皿      c.试管      d.锥形瓶
(4)反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3•5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质.利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作,现象和结论:取少量产品溶于足量稀盐酸中,静置,取上层清液(或过滤后取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质.
(已知Na2S2O3•5H2O遇酸易分解:S2O32?+2H+═S↓+SO2↑+H2O
供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液)

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.对于在在标准状况下,22.4LO2中说法是正确的是(  )
A.物质的量不是1molB.含的氧原子个数为1mol
C.质子数是2molD.氧分子个数为1mol

查看答案和解析>>

同步练习册答案