Question

7．1100℃時，在體積為5L的密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）并達到平衡，請完成下列各題：
（1）上述反應(yīng)中涉及的非金屬元素原子的半徑從大到小的順序為S＞O＞H，非金屬性最強的元素原子的電子排布式，其電子的自旋方向共有2種．
（2）該反應(yīng)中O、S屬于同主族元素，比較它們的單質(zhì)的氧化性2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O（用化學方程式表示），寫出Na₂O的電子式，比較Na₂O和Na₂S的熔點高低：Na₂O＞Na₂S．
（3）上述平衡的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$．
降低溫度，K值減小，則正反應(yīng)為吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（4）能判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是BC（填序號）．
A．混合氣體的壓強不變                   B．混合氣體的密度不變
C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變       D．各氣體的濃度相等
（5）若初始時加入的Na₂SO₄為2.84g，10分鐘后達到平衡時Na₂SO₄的轉(zhuǎn)化率為45%，V（H₂）=27.7.2×10^-4mol/（L•min），．平衡后，向容器中充入1molH₂，平衡向正反應(yīng)方向（填“正反應(yīng)方向”、“逆反應(yīng)方向”或“不移動”），重新達到平衡后，與原平衡相比，H₂的體積百分含量不變（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）所有元素中H原子半徑最小，同周期自左而右原子半徑減小、同主族自上而下原子半徑增大；
非金屬性最強的元素為O元素，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，根據(jù)泡利原理與洪特規(guī)則畫出原子的軌道表示式，電子的自旋方向共有2種；
（2）同主族非金屬元素形成的單質(zhì)為氧氣、硫，可以利用單質(zhì)之間置換反應(yīng)比較單質(zhì)的氧化性強弱；根據(jù)離子化合物的成鍵特點來書寫電子式即可；
（3）平衡常數(shù)是指生成物平衡濃度化學計量數(shù)冪乘積與反應(yīng)物平衡濃度化學計量數(shù)冪乘積的比，固體不需要標出；
降低溫度，K值減小，說明降低溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動；
（4）A．混合氣體的壓強始終不變；
B．混合氣體的總質(zhì)量隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，容器容積不變，混合氣體的密度不變可以說明到達平衡；
C．混合氣體的總物質(zhì)的量不變，總質(zhì)量分數(shù)變化，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，可以說明到達平衡；
D．平衡時氣體的濃度與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率有關(guān)；
（5）若初始時加入的Na₂SO₄為2.84g，10分鐘后達到平衡時Na₂SO₄的轉(zhuǎn)化率為45%，即△n（Na₂SO₄）=$\frac{2.84g×45%}{142g/mol}$=0.009mol，據(jù)此求出△n（H₂）和反應(yīng)速率；
通入氫氣，氫氣的濃度增大，平衡右移．

解答 解：（1）所有元素中H原子半徑最小，同周期自左而右原子半徑減小、同主族自上而下原子半徑增大，故非金屬元素原子半徑：S＞O＞H；
非金屬性最強的元素為O元素，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，原子的軌道表示式為，電子的自旋方向共有2種；
故答案為：S＞O＞H；；2；
（2）同主族非金屬元素形成的單質(zhì)為氧氣、硫，利用單質(zhì)之間置換反應(yīng)比較單質(zhì)的氧化性強弱，反應(yīng)方程式為：2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O，Na₂O是鈉離子和氧離子之間通過離子鍵形成的離子化合物，所屬的晶體類型是離子晶體，電子式為：，Na₂O的熔點高于Na₂S的熔點．

故答案為：2H₂S+O₂=2S↓+2H₂O；；＞；
（3）Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$；
降低溫度，K值減小，說明降低溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，
故答案為：$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$；吸熱；
（4）A．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，混合氣體的壓強始終不變，故A錯誤；
B．混合氣體的總質(zhì)量隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，容器容積不變，混合氣體的密度不變可以說明到達平衡，故B正確；
C．混合氣體的總物質(zhì)的量不變，總質(zhì)量分數(shù)變化，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，可以說明到達平衡，故C正確；
D．平衡時氣體的濃度與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時的濃度不一定相等，故D錯誤，
故選：BC；
（5）若初始時加入的Na₂SO₄為2.84g，10分鐘后達到平衡時Na₂SO₄的轉(zhuǎn)化率為45%，即△n（Na₂SO₄）=$\frac{2.84g×45%}{142g/mol}$=0.009mol，故△n（H₂）=0.009mol，反應(yīng)速率V（H₂）=$\frac{\frac{0.009mol}{5L}}{10min}$=27.7.2×10^-4mol/（L•min）；再通入氫氣，平衡右移，氫氣的濃度不變． 故答案為：27.7.2×10^-4mol/（L•min），正反應(yīng)方向，不變．

點評 本題是一道化學平衡的綜合題，反應(yīng)達平衡的標志、反應(yīng)速率的計算和化學平衡常數(shù)的計算等是高頻考點，應(yīng)加強練習．