Question

10．硫及其化合物有廣泛應(yīng)用．
（1）硫元素在周期表中的位置是第三周期ⅥA族．
（2）硒（₃₄Se）與硫在元素周期表中位于同一主族．下列說(shuō)法正確的是cd．
a．沸點(diǎn)：H₂Se＞H₂S＞H₂O          
b．H₂Se比H₂S穩(wěn)定性強(qiáng)
c．Se的原子半徑比S原子大      
d．SeO₂和SO₂含有的化學(xué)鍵類(lèi)型相同
（3）SO₂可用于制H₂SO₄．已知25℃、101kPa時(shí)：
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₁=-545kJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol
SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H₃=-130kJ/mol
則2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197kJ/mol．
（4）為研究H₂SO₄生產(chǎn)中SO₂催化氧化時(shí)溫度對(duì)SO₂平衡轉(zhuǎn)化率的影響，進(jìn)行如下試驗(yàn)．取100L原料氣（體積分?jǐn)?shù)為SO₂ 7%、O₂ 11%、N₂ 82%）使之發(fā)生反應(yīng)，在101kPa下達(dá)到平衡，得到如下數(shù)據(jù)：

溫度/℃	500	525	550	575	600
平衡轉(zhuǎn)化率/%	93.5	90.5	85.6	80.0	73.7

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，達(dá)平衡態(tài)時(shí)N₂的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度升高而減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）；575℃達(dá)平衡時(shí)，SO₃的體積分?jǐn)?shù)為5.8%（保留一位小數(shù)）．
（5）廢氣中的SO₂可用NaOH溶液吸收，吸收SO₂后的堿性溶液還可用于Cl₂的尾氣處理，吸收Cl₂后的溶液仍呈強(qiáng)堿性．
①吸收Cl₂后的溶液中一定存在的陰離子有OH^-、SO₄^2-、Cl^-．
②吸收Cl₂后的溶液中可能存在SO₃^2-，取該溶液于試管中，滴加黃色的溴水，得到無(wú)色溶液．此實(shí)驗(yàn)不能證明溶液中含有SO₃^2-，理由是NaOH溶液能跟溴單質(zhì)反應(yīng)，使溶液呈無(wú)色．

Answer 1

分析 （1）S的原子結(jié)構(gòu)為，電子層數(shù)等于周期數(shù)，最外層電子數(shù)等于族序數(shù)；
（2）硒（₃₄Se）與硫在元素周期表中位于同一主族，性質(zhì)相似，非金屬性S＞Se；
（3）①2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₁=-545kJ/mol
②H₂O（g）=H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol
③SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H₃=-130kJ/mol
由蓋斯定律可知，①-②×2-③×2得到2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），以此計(jì)算△H；
（4）由數(shù)據(jù)可知，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越低；575℃達(dá)平衡時(shí)，SO₂平衡轉(zhuǎn)化率為80%，則
     2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開(kāi)始  7        11
轉(zhuǎn)化 5.6       2.8     5.6
平衡 1.4        8.2     5.6
總體積為100-5.6-2.8+5.6=97.2L；
（5）氯氣具有強(qiáng)氧化性，SO₃^2-中+4價(jià)的硫具有還原性，氯氣與SO₃^2-會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)；溶液顯堿性時(shí)能與溴水反應(yīng)，不能確定溴水與SO₃^2-會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)．

解答 解：（1）S的原子結(jié)構(gòu)為，則S位于第三周期ⅥA族，故答案為：第三周期ⅥA族；
（2）a．水中含氫鍵，沸點(diǎn)最高，則沸點(diǎn)：H₂O＞H₂Se＞H₂S，故a錯(cuò)誤；
b．非金屬性S＞Se，則H₂Se比H₂S穩(wěn)定性弱，故b錯(cuò)誤；
c．同主族，原子序數(shù)大的原子半徑大，則Se的原子半徑比S原子大，故c正確；
d．SeO₂和SO₂含有共價(jià)鍵，化學(xué)鍵類(lèi)型相同，故d正確；
故答案為：c d；
（3）（3）①2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₁=-545kJ/mol
②H₂O（g）=H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol
③SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H₃=-130kJ/mol
由蓋斯定律可知，①-②×2-③×2得到2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），則△H=（-545kJ/mol）-（-44kJ/mol）×2-（-130kJ/mol）×2=-197kJ/mol，
故答案為：-197；
（4）由數(shù)據(jù)可知，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越低，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，總體積變大，則達(dá)平衡態(tài)時(shí)N₂的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度升高而減�。�
575℃達(dá)平衡時(shí)，SO₂平衡轉(zhuǎn)化率為80%，則
    2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開(kāi)始 7       11
轉(zhuǎn)化 5.6     2.8      5.6
平衡 1.4     8.2      5.6
總體積為100-5.6-2.8+5.6=97.2L；
SO₃的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{5.6}{97.2}$×100%=5.8%，
故答案為：減��； 5.8；
（5）①吸收SO₂后的堿性溶液還可用于Cl₂的尾氣處理，亞硫酸鈉與氯氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鈉和鹽酸，則吸收Cl₂后的溶液中一定存在的陰離子有OH^-、SO₄^2-、Cl^-，故答案為：SO₄^2-、Cl^-；
②滴加黃色的溴水，得到無(wú)色溶液．此實(shí)驗(yàn)不能證明溶液中含有SO₃^2-，理由是NaOH溶液能跟溴單質(zhì)反應(yīng)，使溶液呈無(wú)色，故答案為：NaOH溶液能跟溴單質(zhì)反應(yīng)，使溶液呈無(wú)色．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡計(jì)算、蓋斯定律計(jì)算、氧化還原反應(yīng)及同族元素的性質(zhì)等，綜合性較強(qiáng)，側(cè)重分析與應(yīng)用能力及化學(xué)反應(yīng)原理的考查，題目難度中等．