Question

9．鋅及其化合物用途廣泛．火法煉鋅以閃鋅礦（主要成分是ZnS）為主要原料，涉及的主要反應(yīng)有：
2ZnS（s）+3O₂（g）═2ZnO（s）+2SO₂（g）△H₁=-930kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-221kJ•mol^-1
ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO₂（g）△H₃=198kJ•mol^-1
（1）反應(yīng)ZnS（s）+C（s）+2O₂（g）═Zn（g）+CO₂（g）+SO₂（g）的△H₄=-377.5kJ•mol^-1．
（2）反應(yīng)中生成的CO₂與NH₃混合，在一定條件下反應(yīng)合成尿素：2NH₃（g）+CO₂（g）$\stackrel{一定條件}{?}$CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
△H＜0，若該反應(yīng)在一恒溫、恒容密閉容器內(nèi)進(jìn)行，判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是bd．
a．CO₂與H₂O（g）濃度相等           b．容器中氣體的壓強(qiáng)不再改變
c．2v（NH₃）_正=v（H₂O）_逆           d．容器中混合氣體的密度不再改變
若想提高氨氣的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有增大壓強(qiáng)，適當(dāng)降低溫度等 （寫出兩條）
（3）硫酸鋅可廣泛用作印染媒染劑和木材防腐劑．ZnSO₄受熱分解過程中各物質(zhì)物質(zhì)的量隨溫度變化關(guān)系如圖1所示．
①700℃～980℃時發(fā)生反應(yīng)中生成物質(zhì)二氧化硫、ZnO和氧氣，如該反應(yīng)在2L密閉容器內(nèi)進(jìn)行，10min時，測得生成的氧氣的物質(zhì)的量為0.3mol，則這段時間二氧化硫的生成速率為0.03mol/（L．min）
②硫酸鋅分解生成的SO₂經(jīng)圖2中的循環(huán)可得到H₂SO₄．循環(huán)中電解過程陽極反應(yīng)式是Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）①2ZnS（s）+3O₂（g）═2ZnO（s）+2SO₂（g）△H₁=-930kJ•mol^-1
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-221kJ•mol^-1
③ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO₂（g）△H₃=198kJ•mol^-1
將方程式$\frac{①+②}{2}$+③得ZnS（s）+C（s）+2O₂（g）═Zn（g）+CO₂（g）+SO₂（g），焓變進(jìn)行相應(yīng)的改變；
（2）反應(yīng)前后改變的物理量不變時，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；若想提高氨氣的轉(zhuǎn)化率，平衡正向進(jìn)行；
（3）①700℃～980℃時發(fā)生反應(yīng)時，根據(jù)圖知，生成ZnO、氧氣和B，根據(jù)元素守恒知，B中含有S元素，因?yàn)樯�成氧氣失電子，則S元素應(yīng)該得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以B應(yīng)該是SO₂，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫方程式，計(jì)算氧氣的費(fèi)用速率，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比計(jì)算二氧化硫速率；
②電解硫酸錳時，生成二氧化錳和硫酸，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）①2ZnS（s）+3O₂（g）═2ZnO（s）+2SO₂（g）△H₁=-930kJ•mol^-1
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-221kJ•mol^-1
③ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO₂（g）△H₃=198kJ•mol^-1
將方程式$\frac{①+②}{2}$+③得ZnS（s）+C（s）+2O₂（g）═Zn（g）+CO₂（g）+SO₂（g），△H₄=$\frac{（-930-221）KJ/mol}{2}$+198kJ/mol=-377.5kJ/mol；
故答案為：-377.5；
（2）2NH₃（g）+CO₂（g）$\stackrel{一定條件}{?}$CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H＜0，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
a．CO₂與H₂O（g）濃度相等，正逆反應(yīng)速率不一定相等，所以不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯誤；           
b．該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減少，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不再改變時正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．當(dāng)v（NH₃）_正=2v（H₂O）_逆時該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以當(dāng)2v（NH₃）_正=v（H₂O）_逆時該反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯誤；          
d．反應(yīng)前后問題密度改變，所以當(dāng)容器中混合氣體的密度不再改變時該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，若想提高氨氣的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有增大壓強(qiáng)、降低溫度等是平衡正向進(jìn)行，
故答案為：bd；增大壓強(qiáng)，適當(dāng)降低溫度等；
（3）①700℃～980℃時發(fā)生反應(yīng)時，根據(jù)圖知，生成ZnO、氧氣和B，根據(jù)元素守恒知，B中含有S元素，因?yàn)樯�成氧氣失電子，則S元素應(yīng)該得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以B應(yīng)該是SO₂，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫方程式為2ZnSO₄$\frac{\underline{\;700-980℃\;}}{\;}$2ZnO+2SO₂↑+O₂↑，如該反應(yīng)在2L密閉容器內(nèi)進(jìn)行，10min時，測得生成的氧氣的物質(zhì)的量為0.3mol，V（O₂）=$\frac{\frac{0.3mol}{2L}}{10min}$=0.015mol/L•min，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，V（SO₂）=2V（O₂）=0.03mol/（L．min），
故答案為：0.03mol/（L．min）；
②電解硫酸錳時，生成二氧化錳和硫酸，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺，
故答案為：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺．

點(diǎn)評 本題考查電解原理、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、蓋斯定律等知識點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，為高頻考點(diǎn)，只有反應(yīng)前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)判斷依據(jù)，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等．