Question

【题目】“循环经济”和“低碳经济”是目前备受关注的课题，因而对碳和硫的化合物的综合利用成为研究的热点。请回答下列问题：

（1）下列事实中，不能用来比较碳元素和硫元素非金属性强弱的是______（填选项字母）。

A．有漂白性而没有

B．少量能与反应生成

C．能使酸性溶液褪色而不能

D．溶液显碱性而溶液显中性

（2）下图是通过热循环进行能源的综合利用和污染治理的反应系统原理。

系统（Ⅱ）制氢气的热化学方程式为_________；两个系统制得等量的H2所需能量较少的是________。

（3）向10 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和1 mol ，发生反应2CO(g)＋SO2 (g)S(g)＋2CO2 (g)。CO和CO2的平衡体积分数（φ）与温度（T）的关系如图所示。

①图中能表示CO的平衡体积分数与温度关系的曲线为______（填“L1”或“L2”）。

②T1 ℃时，的平衡转化率α1＝_______，反应的平衡常数_________。

③只改变下列条件，既能加快该反应速率，又能增大CO的平衡转化率的是_____（填选项字母）。

A．增大压强 B．充入一定量

C． 充入一定量 D．加入适当催化剂

④向起始温度为 ℃的10 L绝热容器中充入2 mol CO和1 mol ，重复实验，该反应的平衡常数_____（填“＞”“＜”或“＝”），理由为_____。

Answer 1

【答案】D S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol 系统（Ⅱ） L2 50% 1 B ＜ 该反应为吸热反应，平衡时绝热容器内的温度低于恒温器内的温度，平衡逆向移动，平衡常数减小

【解析】

（1）比较非金属性，可利用非金属元素气态氢化物的稳定性和最高价氧化物对应的水化物的酸性，S的最高价氧化物的水化物为硫酸，不能利用亚硫酸；

（2）根据盖斯定律求反应热；

（3）根据题中所给的图像进行分析。

（1）A.SO2具有漂白性，其原因为SO2与有色物质反应生成不稳定的无色物质，与元素的非金属性无关，故A错误；

B.少量H2SO3能与Na2CO3反应生成NaHCO3，证明H2SO3的酸性强于HCO3-的酸性，但不能比较碳元素和硫元素非金属性强弱，故B错误；

C.SO2能使酸性KMnO4溶液褪色，体现其还原性，低价态氧化物的还原性强弱不能用来比较元素的非金属性强弱，故C错误；

D.Na2CO3溶液显碱性说明H2CO3为弱酸，而Na2SO4溶液显中性说明H2SO4为强酸，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强，故D正确。

故答案为：D。

（2）由信息知：①CO2(g)+C(s)2CO(g) H1=+172.4kJ/mol，②Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) H1=+17.2.kJ/mol，③3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g)H3=-58.2kJ/mol，④2CO(g)+2SO2(g)S(s)+2CO2(g)，H4=+8.0kJ/mol，应用盖斯定律得到系统（Ⅰ）中热化学碳水循环制取氢气的热化学方程式为①+②×2+③×2，即C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) H=+90.4kJ/mol，系统（Ⅱ）中热化学硫水循环联产氢气和二氧化硫的热化学方程式为②×2+③×2-④，即S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol，系统（Ⅰ）为吸热反应，系统（Ⅱ）为放热反应，故制得等量的H2所需能量较少的系统（Ⅱ），故答案为：S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol；系统（Ⅱ）。

（3）①该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO的平衡体积分数减小，CO2的平衡体积分数增大，故图中表示CO的平衡体积分数与温度关系的曲线为L2，故答案为：L2。

②由图中信息，T1℃时，M点对应体系中CO和CO2的平衡体积分数相等，则平衡时CO和CO2的物质的量相等，设参与反应的SO2的物质的量为x，根据三段式法可得2mol-2x=2x，解得x=0.5mol，故SO2的平衡转化率为×100%=50%，同时计算得CO(g)、SO2(g)、S(g)、CO2(g)的平衡浓度分别为0.1mol/L、0.05mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L，故该反应的平衡常数K1=1，故答案为：50%，1。

③A.该反应为反应前后气体的分子数不变的吸热反应，故增大压强，平衡不移动，故A错误；

B.充入一定量SO2，SO2的浓度增大，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，反应速率增大，故B正确；

C.充入一定量H2S后，其与SO2反应生成硫单质，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，反应速率减小，故C错误；

D.加入适当催化剂，平衡不移动，故D错误。

故答案为：B。

④该反应为吸热反应，平衡时绝热容器内的温度低于恒温器内的温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故答案为：＜，该反应为吸热反应，平衡时绝热容器内的温度低于恒温器内的温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。