Question

【題目】利用化學反應原理研究碳、硫及其化合物的性質具有重要意義。

（1）工業(yè)上用炭還原輝銅礦（主要成分是Cu2S），可制取金屬銅。

已知反應的熱化學方程式如下：

C(s)+S2 (g) ═CS2 (g) △H1=150 KJ/mol

Cu2S(s)+H2 (g) ═2Cu(s)+H2S (g) △H2=59.5KJ/mol

2H2S (g) ═2H2 (g) +S2 (g) △H3=170KJ/mol

通過計算，可知用炭還原Cu2S 制取金屬銅和CS2（g） 的熱化學方程式為___________。

（2）為研究反應2H2S（g）2H2（g）+S2（g）對上述工業(yè)過程的影響，興趣小組進行如下探究：

①向三個體積均為1L的恒容密閉容器中分別加入1molH2S，進行H2S分解實驗。不同溫度下測得H2S 的轉化率與時間的關系如圖1所示：

T1溫度下，0～5min S2（g）的平均反應速率v（S2）=____________mol．L－1．min－1，反應平衡常數(shù)K=_____molL－1．溫度T1、T2、T3 由高到低的順序是__________。

②T4溫度時，向1L的恒容密閉容器中加入1.8molH2（g）、1.2molS2（g），達到平衡后測得S2（g）和H2S（g）的濃度相等，則T4_____ T1 （填“＜”、“=”或“＞”）。

（3）T℃時，向某濃度的草酸溶液中逐滴加入一定濃度的NaOH 溶液，所得溶液中三種微粒H2C2O4、HC2O4－、C2O42－ 的物質的量分數(shù)（δ） 與pH的關系如圖2所示：

①草酸的電離常數(shù)分別為K1與K2，則=_____。

②按投料比n（Na2C2O4）：n（NaHC2O4）=2：1配成溶液，下列有關該溶液的敘述正確的是_____（填序號）。

A．該溶液的pH為4.2

B.3c（Na+）+c（H+）=c（OH－）+c（HC2O4－）+2c（C2O42－）

C.3c（Na+）=5[c（HC2O4－）+c（C2O42－）+c（H2C2O4）]

D.3c（OH－）+c（C2O42－）=3c（H+）+2c（HC2O4－）+5c（H2C2O4）

（4）含碳的甲醇（CH3OH）的廢水隨意排放會造成水污染，可用ClO2將其氧化為CO2，然后再加堿中和即可。

①寫出處理甲醇酸性廢水過程中，ClO2與甲醇反應的離子方程式：___________________。

②常溫下，向100 mL0.1mol/L的NaOH溶液中通入一定量的CO2。為探究反應后混合溶液的成分，向其中逐滴加入0.1 mol/L的HCl溶液。溶液產生氣體前，消耗V( HCl)=V1；溶液剛好不再產生氣體時，消耗V( HCl) =V2。當V1 <V2 <2Vl時，混合溶液中溶質的成分為________

Answer 1

【答案】C（s）+2Cu2S（s）=4Cu（s）+CS2（g）△H=439KJmol－l 0.02 6.25×10－3 T3＞T2＞T1 ＞ 103 CD 5CH3OH＋6ClO2＝6Cl－＋5CO2＋6H＋＋7H2O NaOH、Na2CO3

【解析】

(1) ①C(s)+S2 (g) ═CS2 (g) △H1=150 kJ/mol

②Cu2S(s)+H2 (g) ═2Cu(s)+H2S (g) △H2=59.5 kJ/mol

③2H2S (g) ═2H2 (g) +S2 (g) △H3=170 kJ/mol

由①+②2+③可得：C(s)+2 Cu2S(s)=4 Cu(s)+ CS2 (g) 的△H；
(2) T1溫度下，0～5min S2（g）的平均反應速率v（S2）=，據(jù)此計算回答；根據(jù)三行式計算平衡常數(shù)；反應是吸熱反應，溫度越高，反應物的轉化率越大；
(3)①平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度變化，圖象中根據(jù)（1.2，0.5）可計算出K1，根據(jù)（4.2，0.5）可計算出K2，據(jù)此回答；
②按投料比n（Na2C2O4）：n（NaHC2O4）=2：1配成溶液，存在電荷守恒：c（Na+）+c（H+）=c（OH－）+c（HC2O4－）+2c（C2O42－），存在物料守恒：3c（Na+）=5[c（HC2O4－）+c（C2O42－）+c（H2C2O4）]，根據(jù)圖中信息來回答即可。

（4）①根據(jù)信息：二氧化氯和甲醇反應，生成Cl-、CO2和水，根據(jù)電子得失守恒寫出離子方程式；

②按照混合溶液中可能成分的幾種情況，逐滴加入鹽酸，根據(jù)依次發(fā)生的反應，看對應鹽酸所用體積是否為V1 <V2 <2Vl，來確定溶質的成分。

(1) ①C(s)+S2 (g) ═CS2 (g) △H1=150 kJ/mol

②Cu2S(s)+H2 (g) ═2Cu(s)+H2S (g) △H2=59.5 kJ/mol

③2H2S (g) ═2H2 (g) +S2 (g) △H3=170 kJ/mol

由①+②2+③可得：C(s)+2 Cu2S(s)=4 Cu(s)+ CS2 (g) 的△H=150 kJ/mol+（59.5 kJ/mol）2+170 kJ/mol=439 kJ/mol，

因此，本題正確答案是：C(s)+2 Cu2S(s)=4 Cu(s)+ CS2 (g) △H=439KJmol－l ；
(2)① 2H2S（g）2H2（g）+S2（g），
起始濃度（mol/L） 1 0 0
變化濃度（mol/L） 0.2 0.2 0.1
平衡濃度（mol/L） 0.8 0.2 0.1
T1溫度下，0～5min S2（g）的平均反應速率

v（S2）====0.02 mol．L－1．min－1，
反應平衡常數(shù)K===6.2510-3，反應是吸熱反應，溫度越高，反應物的轉化率越大，所以溫度T1、T2、T3由高到低的順序是T1、T2、T3；
因此，本題正確答案是：0.02 ；6.25×10－3 ；T3＞T2＞T1；
②T4溫度時，向1L的恒容密閉容器中加入1.8molH2（g）、1.2molS2（g），達到平衡后測得S2（g）和H2S（g）的濃度相等，說明反應正向進行，所以T4高于T1。
因此，本題正確答案是：>；

(3)①坐標（1.2，0.5）時H2C2O4和HC2O4－的含量相同，則K1=c(H+)=10-1.2，坐標（4.2，0.5）時HC2O4－和C2O42－的濃度相等，K2=c(H+)=10-4..2，則==1000，

因此，本題正確答案是：103；

②A、按投料比n（Na2C2O4）：n（NaHC2O4）=2：1配成溶液，此時三種微粒H2C2O4、HC2O4－、C2O42－的物質的量分數(shù)不是0.5，所以該溶液的pH不是4.2，故A錯誤；
B、按投料比n（Na2C2O4）：n（NaHC2O4）=2：1配成溶液，存在電荷守恒：c（Na+）+c（H+）=c（OH－）+c（HC2O4－）+2c（C2O42－），故B錯誤；
C、n（Na2C2O4）：n（NaHC2O4）=2：1的溶液中存在物料守恒：3c（Na+）=5[c（HC2O4－）+c（C2O42－）+c（H2C2O4）]，所以C選項是正確的；
D. 3c（Na+）=5[c（HC2O4－）+c（C2O42－）+c（H2C2O4）]，的溶液中存在電荷守恒：c（Na+）+c（H+）=c（OH－）+c（HC2O4－）+2c（C2O42－），存在物料守恒：3c（Na+）=5[c（HC2O4－）+c（C2O42－）+c（H2C2O4）]，整理得到：3c（OH－）+c（C2O42－）=3c（H+）+2c（HC2O4－）+5c（H2C2O4），所以D選項是正確的。
因此，本題正確答案是：CD；

（4）①根據(jù)信息：二氧化氯和甲醇反應，生成Cl-、CO2和水，所以反應方程式為：6ClO2+5CH3OH=6Cl-+5CO2+6H++7H2O，

因此，本題正確答案是：6ClO2+5CH3OH=6Cl-+5CO2+6H++7H2O；

②若混合溶液中成分為NaOH、Na2CO3時，逐滴加入鹽酸，依次發(fā)生反應：H++OH-=H2O、CO32-+H+=HCO3-，HCO3-+H+=H2O+CO2↑，假設NaOH有amol，Na2CO3有bmol，則剛產生氣體時，消耗鹽酸的物質的量為(a+b)mol，溶液中不再產生氣體時，消耗的鹽酸的物質的量為(a+2b)mol，因為a+b<a+2b<2(a+b)，則對應鹽酸所用體積為V1 <V2 <2Vl，故混合溶液中溶質的成分為NaOH、Na2CO3；

若混合溶液中成分為NaOH、NaHCO3時，溶液不能大量共存，故不可能；

若混合溶液中成分為NaHCO3、Na2CO3時，逐滴加入鹽酸，依次發(fā)生反應：CO32-+H+=HCO3-、HCO3-+H+=H2O+CO2↑，假設NaHCO3有amol，Na2CO3有bmol，則剛產生氣體時，消耗鹽酸的物質的量為bmol，溶液中不再產生氣體時，消耗的鹽酸的物質的量為(a+2b)mol，對應的溶液體積為V2 >2Vl，，故不符合題意；

綜上所述，本題正確答案為NaOH、Na2CO3。

因此，本題正確答案是：NaOH、Na2CO3。