Question

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS₂晶体，发生如下反应：
TaS₂（s）+2I₂（g） TaI₄（g）+S₂（g） （Ⅰ）
某温度反应（Ⅰ）的K＝4，向某恒容密闭容器中加入1mol I₂（g）和足量TaS₂（s），I₂（g）的平衡转化率为       　      。
（2）如下图所示，反应（Ⅰ）在石英真空管中进行，先在温度高（T₂）的一端放入未提纯的TaS₂粉末和少量I₂（g），加热一段时间后，在另一端温度低（T₁）的一端得到了纯净的TaS₂晶体，则该正反应的△H    0（填“＞”或“＜”），上述反应体系中循环使用的物质是      。

（3）上图为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na + xS＝Na₂S_x，正极的电极反应式为____________________________。M（由Na₂O和Al₂O₃制得）的两个作用是________________________________________________和隔离钠与硫。
（4）写出Na₂S溶液水解的离子方程式_______________________________________，Na₂S溶液中c(H^＋)+ c(Na^＋)＝________________。

Answer 1

（1）80%（2分）（2）＞（1分）； I₂（2分）（3）xS＋2e^－＝S_x^2－（2分）；离子导电（2分）
（4）S^2－＋H₂OHS^－＋OH^－、HS^－＋H₂OH₂S＋OH^－（2分，只写第一步也可得分）
c(HS^－)+2c(S^2－)+c(OH^－) （2分）

试题分析：（1）    TaS₂（s）+2I₂（g） TaI₄（g）+S₂（g）
起始量（mol）           1             0       0
转化量（mol）           2x            x       x
平衡量（mol）         1－2x           x       x
由于反应前后体积不变，因此可以用物质的量代替物质的量浓度表示其平衡常数，即
＝4＝
解得x＝0.4
所以I₂（g）的平衡转化率为×100%＝80%
（2）加热一段时间后，在另一端温度低（T₁）的一端得到了纯净的TaS₂晶体，这说明低温有利于TaS₂晶体的生成，因此逆反应是放热反应，则正方应是吸热反应，即△H＞0；先在温度高（T₂）的一端放入未提纯的TaS₂粉末和少量I₂（g），而最后又产生单质碘，因此单质碘是可以循环的物质。
（3）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。根据方程式2Na + xS＝Na₂S_x可知，钠是还原剂，做负极，S单质是氧化剂，在正极得到电子，因此正极反应式为xS＋2e^－＝S_x^2－。在熔融状态下，Na₂O和Al₂O₃能电离出阴阳离子而使电解质导电，因此另外一种作用是离子导电。
（4）硫化钠是强碱弱酸盐，S^2－水解溶液显碱性，因此Na₂S溶液水解的离子方程式为S^2－＋H₂OHS^－＋OH^－、HS^－＋H₂OH₂S＋OH^－；根据电荷守恒可知Na₂S溶液中c(H^＋)+ c(Na^＋)＝c(HS^－)+2c(S^2－)+c(OH^－)。