Question

硫及其化合物在自然界中廣泛存在，運用相關
原理回答下列問題：
（1）如圖表示一定溫度下，向體積為10L的密閉容器中充入1molO₂和一定量的SO₂后，SO₂和SO₃(g)的濃度隨時間變化的情況。
①該溫度下，從反應開始至平衡時氧氣的平均反應速率是      ；
②該溫度下，反應2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)的平衡常數為              。
（2）以黃銅礦（主要成分CuFeS₂）為原料，經焙燒、熔煉等使鐵元素及其他有關雜質進入爐渣，將銅元素還原為銅。發生的主要反應為：
2Cu₂S(s)+3O₂(g) = 2Cu₂O(s)+2SO₂(g) △H ="-768.2" kJ·mol^－1
2Cu₂O(s)+ Cu₂S (s) = 6Cu(s)+SO₂(g) △H ="+116.0" kJ·mol^－1
①“焙燒”時，通入少量空氣使黃銅礦部分脫硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S和FeS，其物質的量比為1:2）和SO₂，該反應的化學方程式為：              。
②在熔煉中，Cu₂S與等物質的量的O₂反應生成Cu的熱化學方程式為：      。

（3）用電解的方法將硫化鈉溶液氧化為多硫化物的研究具有重要的實際意義，將硫化物轉變為多硫化物是電解法處理硫化氫廢氣的一個重要內容。
如圖，是電解產生多硫化物的實驗裝置：
①已知陽極的反應為：(x+1)S^2－=S_xS^2－+2xe^－，則陰極的電極反應式是：                  。
當反應轉移xmol電子時，產生的氣體體積為        （標準狀況下）。
②將Na₂S·9H₂O溶于水中配制硫化物溶液時，通常是在氮氣氣氛下溶解。其原因是（用離子反應方程式表示）：             。

Answer 1

（14分，每空2分）
（1）①9×10^-3mol?L?¹?min?¹  ②8.1×10³ L?mol?¹
（2）①2CuFeS₂ + O₂Cu₂S+ 2FeS+ SO₂
②Cu₂S(s) + O₂(g) =" 2Cu(s)" + SO₂(g) △H ="-217.4" kJ·mol^-1
（3）①2H₂O+2e^－=2OH^－+H₂　11.2x L
②2S^2－＋O₂＋2H₂O=2S↓＋4OH^－ ；

解析試題分析：
（1）①根據速率計算公式，可以求出速率為9×10^-3mol?L?¹?min?¹； ② K=C²(SO₃)/C²(SO₂)*C(O₂)= 8.1×10³ L?mol?¹;
（2）①根據題目信息“焙燒”時，通入少量空氣使黃銅礦部分脫硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S和FeS，其物質的量比為1:2）和SO₂，所以確定出反應物為CuFeS₂ + O₂產物應該是Cu₂S+ 2FeS+ SO₂且要滿足2：1，然后據原子守恒可求得。
②Cu₂S與等物質的量的O₂反應生成Cu很顯然這是個氧化還原反應，根據化合價有升有降和蓋斯定律可以得出熱化學方程式為Cu₂S(s) + O₂(g) =" 2Cu(s)" + SO₂(g) △H ="-217.4" kJ·mol-1。
（3）①由于溶液中的在陽極得電子的離子只能是陽離子且陽離子只有Na+和H+,所以只能有H+得電子，考慮到是堿性電解質溶液，所以反應式為2H₂O+2e^－=2OH^－+H₂；根據電子守恒，當有當反應轉移xmol電子時，產生的氣體物質的量為x/2mol，所以其體積為11.2x L。②由于S2-有強的還原性易被空氣中氧氣氧化，再考慮到硫化鈉溶液呈堿性，所以其離子方程式為2S^2－＋O₂＋2H₂O=2S↓＋4OH^－ ；
考點：考查反應速率和平衡常數的計算，新情景下方程式的書寫和電極反應方程式的書寫等內容。