Question

12．质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本视角．根据图，完成下列填空：

（1）如图中X的电子式为；其水溶液长期在空气中放置容易变浑浊，用化学方程式表示该变化2H₂S+O₂ =2S↓+2H₂O；该变化体现出硫元素的非金属性比氧元素弱（填“强”或“弱”）．用原子结构解释原因氧和硫同主族，同主族元素最外层电子数相同，从上到下，电子层数增多，原子半径增大，得电子能力逐渐减弱．
（2）Na₂S₂O₃是一种用途广泛的钠盐．下列物质用于Na₂S₂O₃的制备，从氧化还原反应的角度，理论上有可能的是bd（填字母序号）．
a．Na₂S+S         b．Z+S          c．Na₂SO₃+Y         d．NaHS+NaHSO₃
（3）SO₂是主要大气污染物之一．工业上烟气脱硫的方法之一是用碱液吸收，其流程如图：
．该法吸收快，效率高．若在操作中持续通入含SO₂的烟气，则最终产物为NaHSO₃．室温下，0.1mol/L ①亚硫酸钠 ②亚硫酸氢钠 ③硫化钠 ④硫化氢钠的四种溶液的pH由大到小的顺序是③＞①＞④＞②．（用编号表示）
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的烟道气，也可以将其在催化剂作用下转化为单质S和无毒的气体：
2CO（g）+SO₂ （g）?S（s）+2CO₂（g）．一定条件下，将CO与SO₂以体积比为4：1置于恒容密闭容器中发生上述反应，下列选项能说明反应达到平衡状态的是cd（填写字母序号）．
a．v （CO）：v（SO₂）=2：1          
b．平衡常数不变
c．气体密度不变                     
d．CO₂和SO₂的体积比保持不变
测得上述反应达平衡时，混合气体中CO的体积分数为$\frac{7}{11}$，则SO₂的转化率为60%．

Answer 1

分析 （1）X为H₂S，S最外层6个电子，能够与2个H原子形成共价键；H₂S在空气中变浑浊是因为被氧气氧化为S；同主族元素最外层电子数相同，原子半径自上而下逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强；
（2）Na₂S₂O₃中S为+2价，从氧化还原的角度分析，反应物中S元素化合价必须分别大于2和小于2；
（3）持续通入含SO₂的烟气，与NaOH反应生成亚硫酸氢钠；酸性越弱，水解程度越大，则溶液碱性越强，pH越大；
（4）结合平衡的特征“等”、“定”及衍生的物理量判断平衡状态；测得上述反应达平衡时，混合气体中CO的体积分数为$\frac{7}{11}$，则  
            2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）
反应前（mol） 4       1        0        0
转化了（mol） 2x       x       x        2x
平衡后（mol）4-2x     1-x      x         2x
混合气体中CO的体积分数为$\frac{7}{11}$，则有$\frac{4-2x}{4-2x+1-x+2x}$=$\frac{7}{11}$，x=0.6，以此计算转化率．

解答 解：（1）X为H₂S，S最外层6个电子，能够与2个H原子形成共价键，其电子式为：；H₂S在空气中变浑浊是因为被氧气氧化为S，反应为2H₂S+O₂ →2S↓+2 H₂O，所以S非金属性比O弱，从结构上可知，氧和硫同主族，同主族元素最外层电子数相同，从上到下，电子层数增多，原子半径增大，得电子能力逐渐减弱，
故答案为：；2H₂S+O₂ =2S↓+2 H₂O；弱；氧和硫同主族，同主族元素最外层电子数相同，从上到下，电子层数增多，原子半径增大，得电子能力逐渐减弱；
（2）①Na₂S₂O₃中S为+2价，从氧化还原的角度分析，反应物中S元素化合价必须分别大于2和小于2，a中S化合价都小于2，c中S的化合价都大于2，bd符合题意，
故答案为：bd；
（3）持续通入含SO₂的烟气，与NaOH反应，气体过量生成NaHSO₃；由电离平衡常数可知，酸性为HS^-＜HSO₃^-＜H₂S＜H₂SO₃，则盐溶液的pH为③＞①＞④＞②，
故答案为：NaHSO₃；③＞①＞④＞②；
（4）a．v （CO）：v（SO₂）=2：1，速率之比始终等于化学计量数之比，其无法判断反应是否达到平衡状态，故a错误；
b．温度不变平衡常数始终不变，平衡常数不变不能说明反应达到平衡状态，故b错误；
c．容器体积不变，S为固态，反应正向进行气体体积减小，当气体质量不变时，说明各组分浓度不变，反应达到平衡状态，故c正确；
d．CO₂和SO₂的体积比保持不变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故d正确；
由           2CO（g）+SO₂ （g）═S（s）+2CO₂（g）
反应前（mol） 4        1        0       0
转化了（mol） 2x       x        x       2x
平衡后（mol）4-2x     1-x       x       2x
混合气体中CO的体积分数为$\frac{7}{11}$，则有$\frac{4-2x}{4-2x+1-x+2x}$=$\frac{7}{11}$，x=0.6，
所以SO₂的转化率为$\frac{0.6}{1}$×100%=60%，
故答案为：cd；60%．

点评 本题考查较综合，涉及非金属性比较、氧化还原反应、反应速率及热化学方程式等，侧重反应原理中高频考点的考查，综合性较强，题目难度不大．