Question

16．硫及其化合物在生產(chǎn)和生活中都發(fā)揮著重要的作用．
（1）SO₂是形成酸雨的主要污染物，燃煤脫硫的原理為2CaO（s）+2SO₂（s）+O₂（g）?2CaSO₄（s）
向10L恒溫恒容密閉容器中加入3mol CaO，并通入2mol SO₂和lmol O₂發(fā)生上述反應(yīng)，2min時(shí)達(dá)平衡，此時(shí)CaSO₄為l.8mol．0〜2min內(nèi)，用SO₂表示的該反應(yīng)的速率v（SO₂）=0.09mol/（L•min）；其他條件保持不變，若上述反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，達(dá)到平衡時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率增大（“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）25℃時(shí)，H₂SO₃的電離常數(shù)K_al=1×10^-2，K_a2=6×10^-8，則該溫度下NaHSO₃的水解平衡常數(shù)K_b=1×10^-12．判斷NaHSO₃溶液顯酸性（填“酸”、“堿”或“中”），用簡(jiǎn)要文字?jǐn)⑹鲈�因是HSO₃^-電離大于水解．
（3）Na₂SO₃溶液作為吸收液可脫除煙氣中的SO₂．當(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，需送至電解槽再生．再生示意圖如下：

HSO₃^-在陽極放電時(shí)的電極反應(yīng)式是HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
（4）利用“化學(xué)蒸氣轉(zhuǎn)移法”制備TaS₂晶體，發(fā)生如下反應(yīng)
TaS₂（s）+2I₂（g）?TaI₄（g）+S₂（g）△H＞0

如上圖所示，上述反應(yīng)在石英真空管中進(jìn)行，先在溫度為T₂的一端放入未提純的TaS₂粉末和少量I₂ （g），-段時(shí)間后，在溫度為T₁的一端得到了純凈的TaS₂晶體，則溫度T₁＜T₂ （填“＞”“＜”或“=”）上述反應(yīng)體系中循環(huán)使用的物質(zhì)是I₂．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算出平衡時(shí)消耗二氧化硫的物質(zhì)的量，然后根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算出0～2min內(nèi)用SO₂（g）表示的該反應(yīng)的速率；反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體體積減小，為保持恒壓所以容器體積減小，壓強(qiáng)比恒容容器大，平衡正向進(jìn)行，平衡時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率增大；
（2）NaHSO₃的水解平衡常數(shù)K_b=$\frac{c（{H}_{2}S{O}_{3}）×c（O{H}^{-}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$=$\frac{Kw}{{K}_{a1}}$；根據(jù)K_b與K_a2的相對(duì)大小分析酸堿性；
（3）陽極上陰離子放電發(fā)生氧化反應(yīng)；
（4）通過題意溫度T₂端利于反應(yīng)正向進(jìn)行，為高溫，溫度T₁端利于反應(yīng)向左進(jìn)行，為低溫，所以T₁＜T₂．

解答 解：（1）2min時(shí)達(dá)平衡，此時(shí)CaSO₄（s）為1.8mol，根據(jù)反應(yīng)2CaO（s）+2SO₂（g）+O₂（g）?2CaO₄（s）可知平衡時(shí)消耗二氧化硫的物質(zhì)的量為：1.8mol×$\frac{2}{2}$=1.8mol，
則0～2min內(nèi)，用SO₂（g）表示的該反應(yīng)的速率為：v（SO₂）=$\frac{\frac{1.8mol}{10L}}{2min}$=0.09mol/（L•min）；反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體體積減小，為保持恒壓所以容器體積減小，壓強(qiáng)比恒容容器大，平衡正向進(jìn)行，平衡時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：0.09mol/（L•min）；增大；
（2）NaHSO₃的水解平衡常數(shù)K_b=$\frac{c（{H}_{2}S{O}_{3}）×c（O{H}^{-}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$=$\frac{Kw}{{K}_{a1}}$=$\frac{1.0×1{0}^{-14}}{1.0×1{0}^{-2}}$=1×10^-12；NaHSO₃的水解顯堿性，NaHSO₃電離顯酸性，由于水解常數(shù)小于電離常數(shù)（K_a2），所以NaHSO₃在溶液中以電離為主，即溶液顯酸性；原因是HSO₃^-電離大于水解；
故答案為：1×10^-12；酸性；HSO₃^-電離大于水解；
（3）當(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，吸收液中陰離子主要是亞硫酸氫根離子，亞硫酸氫根離子在陽極上失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺．
故答案為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
（4）由所給方程式可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，通過題意溫度T₂端利于反應(yīng)正向進(jìn)行，為高溫，溫度T₁端利于反應(yīng)向左進(jìn)行，為低溫，所以T₁＜T₂，I₂是可以循環(huán)使用的物質(zhì)；
故答案為：＜；I₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查轉(zhuǎn)化率，化學(xué)反應(yīng)速率，水解平衡常數(shù)，溶液酸堿性的判斷，電極方程式的書寫，平衡的移動(dòng)等知識(shí)，難度較大．