Question

【題目】含硫化合物在工業上應用廣泛，硫化物是脫硫、染料行業重要的原村料。

（1）酸工業煙道氣中的SO2、CO．可用如圖所示的綜合循環吸收法脫除：

已知再生塔中每產生 I mol CO2（g），放出29．9的熱量，則其熱化學方程式為______。

（2）H2S熱分解反應為：2H2S（g）2H2（g）＋S2（g）。在恒容密閉容器中，H2S的起始濃度均為cmolL—1，控制不同溫度使之分解．相同時間后測的H2S轉化率曲線如圖1所示：其中a為平衡時轉化率、b為未平衡時轉化率分別與溫度的關系曲線。

①在975℃：t秒時反應達到平衡，則平衡前反應的平均速率v（S2）＝_____（用含c、t的代數式表示）。

②請說明隨溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因：______________。

（3）725℃時，H2S的電離平衡常數K＝1．3×10-7、Ka2＝7．0×10-15。用NaOH溶液吸收H2S氣體得到pH＝10的Na2S溶液，在此過程中水的電離程度將______(填“增大”、“減小”或”不變”）；此時溶液中=_____________________

（4）加熱Na2S溶液可以生成Na2S2O3，NaOH和H2，溫度升高時還可生成Na2SO4，圖2是含3 mol Na2S的溶液在不同溫度下反應，生成H2物質的量與反應時間的關系。分析圖象，完全反應后生成Na2S2O3物質的量最多的是______（填”c”或”d“）點：不考慮離子的水解，則c點溶液中濃度最高的陰離子為______（寫化學式），S2O32—的物質的量為_______。

Answer 1

【答案】Na2SO4(s)＋4CO(g)==Na2S(s)＋4CO2(g) △H＝－119.6kJ·mol－1或：1/4Na2SO4(s)＋CO(g)==1/4Na2S(s)＋CO2(g) △H＝－29.9kJ·mol－1 0.2c/t mol·L－1·s－1 溫度升高，反應加快，達到平衡所需時間變短 增大 7.0×10－5 d SO42－ 0.5 mol

【解析】

（1）根據圖所示，再生塔中發生的反應是Na2SO4＋4CO=4CO2＋Na2S，生成4molCO2時放出的熱量為4×29.9kJ=119.6kJ，該反應的熱化學方程式為Na2SO4(s)＋4CO(g)==Na2S(s)＋4CO2(g) △H＝－119.6kJ·mol－1；

（2）①達到平衡前，消耗H2S的濃度為0.4cmol·L－1，同時生成S2濃度為0.4c/2mol·L－1=0.2cmol·L－1，根據化學反應速率的數學表達式，v(S2)=0.2c/tmol/(L·s)；

②隨著溫度升高，化學反應速率增大，達到平衡所需時間變短，曲線b向曲線a逼近；

（3）NaOH為強堿，對水的電離產生抑制，Na2S為強堿弱酸鹽，S2－水解促進水的電離，因此用NaOH溶液吸收H2S氣體生成Na2S的過程中，水的電離程度增大；c(S2－)/c(HS－)=c(S2－)×c(H＋)/[c(HS－)×c(H＋)]=7.0×10－15/10－15=7.0×10－5；

（4）溫度升高，生成Na2SO4，c點溫度高于d點溫度，一部分S生成Na2SO4，因此生成Na2S2O3物質的量最多的是d點；根據反應，硫元素的化合價升高，H元素的化合價降低，令生成Na2S2O3的物質的量為xmol，根據硫元素守恒，Na2SO4物質的量為(3－2x)mol，根據得失電子守恒守恒，得出2xmol×4＋(3－2x)mol×8=10mol×2，解得x=0.5，即Na2S2O3的物質的量為0.5mol，Na2SO4的物質的量為2mol，c點溶液中濃度最高的陰離子是SO42－；S2O32－的物質的量為0.5mol。