Question

【題目】近期發(fā)現(xiàn)，H2S是繼NO、CO之后第三個生命體系氣體信號分子，它具有參與調節(jié)神經(jīng)信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能�；卮鹣铝袉栴}：

（1）下圖是通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統(tǒng)原理。

通過計算，可知系統(tǒng)（Ⅰ）和系統(tǒng)（Ⅱ）制氫的熱化學方程式分別為________________、______________，制得等量H2所需能量較少的是_____________（填“系統(tǒng)（Ⅰ）”或“系統(tǒng)（Ⅱ）”）。

（2）羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應：H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 K時，將1 mol CO2與1 mol H2S充入2 L的空鋼瓶中，反應平衡后水的物質的量分數(shù)為0.02。

①H2S的平衡轉化率=_______%，反應平衡常數(shù)K=________。

②在620 K重復試驗，平衡后水的物質的量分數(shù)為0.03，H2S的轉化率_____，該反應的H_____0。（填“>”、“<”或“=”）

③向反應器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉化率增大的是________（填標號）

A．N2 B．H2S C．COS D．CO2

（3）25℃，在0.10 mol·L-1 H2S溶液中，通入HCl氣體或加入NaOH固體以調節(jié)溶液pH，溶液pH與c(S2-) 關系如下圖（忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā)）。

①硫化氫的電離方程式為__________________________。

②向硫化氫溶液中加入CuSO4溶液時，硫化氫的電離平衡向______（“左”或“右”）移動，c(S2－)_____________（填“增大”、“不變”或“減小”）。

③當調節(jié)溶液pH=13時，溶液中的c( H2S ) + c( HS－)=_____mol·L-1。

Answer 1

【答案】H2O(l)=H2(g)+ O2(g) ΔH=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol 系統(tǒng)（II） 4 1.7×10-3 > > D H2SHS—+H+ 、HS—S2—+H+ 右 減小 0.043

【解析】

(1)系統(tǒng)(Ⅰ)涉及水的分解，系統(tǒng)(Ⅱ)涉及硫化氫的分解，利用蓋斯定律分別將系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)的熱化學方程式相加，可得到水、硫化氫分解的熱化學方程式；

(2)根據(jù)三段式結合反應平衡后水的物質的量分數(shù)為0.02，計算出各物質的平衡濃度，再結合平衡移動的影響因素分析解答；

(3)①硫化氫為弱電解質，分步電離；②向硫化氫溶液中加入CuSO4溶液，反應生成硫化銅沉淀，據(jù)此分析解答；③根據(jù)溶液pH與c(S2-)關系圖pH=13時，c(S2-)=5.7×10-2mol/L，結合硫元素守恒分析解答。

(1)系統(tǒng)(Ⅰ)涉及水的分解，系統(tǒng)(Ⅱ)涉及硫化氫的分解，根據(jù)蓋斯定律分別將系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)的熱化學方程式相加，可得到水、硫化氫分解的熱化學方程式，則系統(tǒng)(I)的熱化學方程式為：H2O(l)=H2(g)+O2(g)△H=（+327 kJ/mol）+（-151 kJ/mol）+（+110 kJ/mol）=+286kJ/mol；系統(tǒng)(II)的熱化學方程式為：H2S (g)=H2(g)+S(s)△H=（-151 kJ/mol）+（+110 kJ/mol）+（+61 kJ/mol）=+20kJ/mol；根據(jù)系統(tǒng)I、系統(tǒng)II的熱化學方程式可知：每反應產(chǎn)生1mol氫氣，后者吸收的熱量比前者少，所以制取等量的H2所需能量較少的是系統(tǒng)II，故答案為：H2O(l)=H2(g)+O2(g)△H=+286kJ/mol；H2S (g)=H2(g)+S(s)△H=+20kJ/mol；系統(tǒng)(Ⅱ)；

(2)設反應的硫化氫為xmol ，

對于反應H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)

起始(mol) 1 1 0 0

轉化(mol) x x xx

平衡(mol) 1-x 1-x xx

反應平衡后水的物質的量分數(shù)為0.02，則=0.02，x=0.04。

①H2S的平衡轉化率a1=×100%=4%，體積為2.0L，則平衡時各物質的濃度為c(H2S)=mol/L=0.48mol/L，c(CO2)=mol/L=0.48mol/L，c(COS)=c(H2O)=mol/L=0.02mol/L，則K=≈1.7×10-3，故答案為：4；1.7×10-3；

②根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)可知溫度由610K升高到620K時，化學反應達到平衡，水的物質的量分數(shù)由0.02變?yōu)?/span>0.03，說明平衡正向移動了，所以H2S的轉化率增大，a2＞a1；根據(jù)題意可知：升高溫度，化學平衡向正反應方向移動，根據(jù)平衡移動原理，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，所以該反應的正反應為吸熱反應，故△H＞0，故答案為：＞；＞；

③A．N2是與反應體系無關的氣體，充入N2，不能使化學平衡發(fā)生移動，所以對H2S轉化率無影響，故A錯誤；B．增大H2S的濃度，平衡正向移動，但加入量遠遠大于平衡移動轉化的消耗量，所以H2S轉化率降低，故B錯誤；C．COS是生成物，增大生成物的濃度，平衡逆向移動，H2S轉化率降低，故C錯誤；D．增大CO2的濃度，平衡正向移動，H2S轉化率增大，故D正確；故答案為：D；

(3)①硫化氫為弱電解質，分步電離，電離方程式為H2SHS—+H+ ，HS—S2—+H+，故答案為：H2SHS—+H+ ，HS—S2—+H+；

②向硫化氫溶液中加入CuSO4溶液，反應生成硫化銅沉淀，硫離子濃度減小，促進硫化氫的電離平衡向右移動，故答案為：右；減��；

③根據(jù)溶液pH與c(S2-)關系圖pH=13時，c(S2-)=5.7×10-2mol/L，在0.10molL-1H2S溶液中，根據(jù)硫守恒c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.10molL-1，所以c(H2S)+c(HS-)=0.1-5.7×10-2=0.043mol/L，故答案為：0.043。