Question

9．鋅及其化合物用途廣泛．火法煉鋅以閃鋅礦（主要成分是ZnS）為主要原料，涉及的主要反應有：
2ZnS（s）+3O₂（g）═2ZnO（s）+2SO₂（g）△H₁=-930kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-221kJ•mol^-1
ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO₂（g）△H₃=198kJ•mol^-1
（1）反應ZnS（s）+C（s）+2O₂（g）═Zn（g）+CO₂（g）+SO₂（g）的△H₄=-377.5kJ•mol^-1．
（2）反應中生成的CO₂與NH₃混合，在一定條件下反應合成尿素：2NH₃（g）+CO₂（g）$\stackrel{一定條件}{?}$CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
△H＜0，若該反應在一恒溫、恒容密閉容器內進行，判斷反應達到平衡狀態(tài)的標志是bd．
a．CO₂與H₂O（g）濃度相等           b．容器中氣體的壓強不再改變
c．2v（NH₃）_正=v（H₂O）_逆           d．容器中混合氣體的密度不再改變
若想提高氨氣的轉化率，可以采取的措施有增大壓強，適當降低溫度等 （寫出兩條）
（3）硫酸鋅可廣泛用作印染媒染劑和木材防腐劑．ZnSO₄受熱分解過程中各物質物質的量隨溫度變化關系如圖1所示．
①700℃～980℃時發(fā)生反應中生成物質二氧化硫、ZnO和氧氣，如該反應在2L密閉容器內進行，10min時，測得生成的氧氣的物質的量為0.3mol，則這段時間二氧化硫的生成速率為0.03mol/（L．min）
②硫酸鋅分解生成的SO₂經圖2中的循環(huán)可得到H₂SO₄．循環(huán)中電解過程陽極反應式是Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）①2ZnS（s）+3O₂（g）═2ZnO（s）+2SO₂（g）△H₁=-930kJ•mol^-1
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-221kJ•mol^-1
③ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO₂（g）△H₃=198kJ•mol^-1
將方程式$\frac{①+②}{2}$+③得ZnS（s）+C（s）+2O₂（g）═Zn（g）+CO₂（g）+SO₂（g），焓變進行相應的改變；
（2）反應前后改變的物理量不變時，可逆反應達到平衡狀態(tài)；若想提高氨氣的轉化率，平衡正向進行；
（3）①700℃～980℃時發(fā)生反應時，根據圖知，生成ZnO、氧氣和B，根據元素守恒知，B中含有S元素，因為生成氧氣失電子，則S元素應該得電子發(fā)生還原反應，所以B應該是SO₂，根據反應物和生成物及反應條件書寫方程式，計算氧氣的費用速率，結合化學反應速率之比等于化學方程式計量數之比計算二氧化硫速率；
②電解硫酸錳時，生成二氧化錳和硫酸，陽極上失電子發(fā)生氧化反應．

解答 解：（1）①2ZnS（s）+3O₂（g）═2ZnO（s）+2SO₂（g）△H₁=-930kJ•mol^-1
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-221kJ•mol^-1
③ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO₂（g）△H₃=198kJ•mol^-1
將方程式$\frac{①+②}{2}$+③得ZnS（s）+C（s）+2O₂（g）═Zn（g）+CO₂（g）+SO₂（g），△H₄=$\frac{（-930-221）KJ/mol}{2}$+198kJ/mol=-377.5kJ/mol；
故答案為：-377.5；
（2）2NH₃（g）+CO₂（g）$\stackrel{一定條件}{?}$CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H＜0，反應是氣體體積減小的放熱反應，
a．CO₂與H₂O（g）濃度相等，正逆反應速率不一定相等，所以不一定達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；           
b．該反應前后氣體物質的量減少，當容器中氣體的壓強不再改變時正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．當v（NH₃）_正=2v（H₂O）_逆時該反應達到平衡狀態(tài)，所以當2v（NH₃）_正=v（H₂O）_逆時該反應沒有達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；          
d．反應前后問題密度改變，所以當容器中混合氣體的密度不再改變時該反應達到平衡狀態(tài)，故d正確；
反應是氣體體積減小的放熱反應，若想提高氨氣的轉化率，可以采取的措施有增大壓強、降低溫度等是平衡正向進行，
故答案為：bd；增大壓強，適當降低溫度等；
（3）①700℃～980℃時發(fā)生反應時，根據圖知，生成ZnO、氧氣和B，根據元素守恒知，B中含有S元素，因為生成氧氣失電子，則S元素應該得電子發(fā)生還原反應，所以B應該是SO₂，根據反應物和生成物及反應條件書寫方程式為2ZnSO₄$\frac{\underline{\;700-980℃\;}}{\;}$2ZnO+2SO₂↑+O₂↑，如該反應在2L密閉容器內進行，10min時，測得生成的氧氣的物質的量為0.3mol，V（O₂）=$\frac{\frac{0.3mol}{2L}}{10min}$=0.015mol/L•min，反應速率之比等于化學方程式計量數之比，V（SO₂）=2V（O₂）=0.03mol/（L．min），
故答案為：0.03mol/（L．min）；
②電解硫酸錳時，生成二氧化錳和硫酸，陽極上失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺，
故答案為：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺．

點評 本題考查電解原理、化學平衡狀態(tài)判斷、蓋斯定律等知識點，側重考查學生分析判斷及計算能力，為高頻考點，只有反應前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)判斷依據，難點是電極反應式的書寫，題目難度中等．