Question

【題目】H2S在金屬離子的鑒定分析、煤化工等領域都有重要應用。請回答：

Ⅰ.工業上一種制備H2S的方法是在催化劑、高溫條件下，用天然氣與SO2反應，同時生成兩種能參與大氣循環的氧化物。

(1)該反應的化學方程式為_____________。

Ⅱ.H2S可用于檢測和沉淀金屬陽離子。

(2)H2S的第一步電離方程式為________。

(3)已知：25 ℃時，Ksp(SnS)＝1.0×10－25，Ksp(CdS)＝8.0×10－27。該溫度下，向濃度均為0.1 mol·L－1的CdCl2和SnCl2的混合溶液中通入H2S，當Sn2＋開始沉淀時，溶液中c(Cd2＋)＝________(溶液體積變化忽略不計)。

Ⅲ.H2S是煤化工原料氣脫硫過程的重要中間體。反應原理為

ⅰ.COS(g)＋H2(g) H2S(g)＋CO(g)　ΔH＝＋7 kJ·mol－1；

ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－42 kJ·mol－1。

(4)已知：斷裂1 mol分子中的化學鍵所需吸收的能量如表所示。

分子	COS(g)	H2(g)	CO(g)	H2S(g)	H2O(g)	CO2(g)
能量/(kJ·mol－1)	1 319	442	x	678	930	1 606

表中x＝________。

(5)向10 L容積不變的密閉容器中充入1 mol COS(g)、1 mol H2(g)和1 mol H2O(g)，進行上述兩個反應。其他條件不變時，體系內CO的平衡體積分數與溫度(T)的關系如圖所示。

①隨著溫度升高，CO的平衡體積分數_____(填“增大”或“減小”)。原因為_______

②T1℃時，測得平衡時體系中COS的物質的量為0.80 mol。則該溫度下，COS的平衡轉化率為_____；反應ⅰ的平衡常數為_____(保留兩位有效數字)。

Answer 1

【答案】4SO2＋3CH44H2S＋3CO2＋2H2O H2SH＋＋HS－ 8.0×10－3mol·L－1 1076 增大 反應ⅰ為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，CO的平衡體積分數增大；反應ⅱ為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，CO的平衡體積分數也增大 20% 0.044

【解析】

I．（1）工業上一種制備H2S的方法是在催化劑、高溫條件下，用天然氣與SO2反應，同時生成兩種能參與大氣循環的氧化物，從元素角度考慮，這兩種氧化物為CO2和H2O，反應產生H2S；

II．（2）H2S的第一步電離產生H+和HS-，是不完全電離；

（3）根據溶度積常數計算；

III．（4）根據蓋斯定律計算，△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能；

（5）①根據方程式和圖象分析，升高溫度，CO的平衡體積分數增大，升高溫度使化學反應平衡向吸熱方向進行；

②T1℃時，測得平衡時體系中COS的物質的量為0.80mol，此時CO的平衡體積分數為5%，根據方程式計算COS的平衡轉化率，將各組分平衡濃度代入平衡常數表達式計算反應i的平衡常數。

I．（1）工業上一種制備H2S的方法是在催化劑、高溫條件下，用天然氣與SO2反應，同時生成兩種能參與大氣循環的氧化物，從元素角度考慮，這兩種氧化物為CO2和H2O，反應產生H2S，則該反應的化學方程式為：4SO2+3CH4═4H2S+3CO2+2H2O；

II．（2）H2S的第一步電離產生H+和HS-，是不完全電離，則H2S的第一步電離方程式為：H2SH++HS-；

（3）向濃度均為0.1mol/L的CdCl2和SnCl2的混合溶液中通入H2S，當Sn2+開始沉淀時，溶液中c（S2-）===1.0×10-24mol/L，則溶液中c（Cd2+）===8.0×10-3mol/L；

III．（4）根據反應i：COS（g）+H2（g）H2S（g）+CO（g）△H=+7kJ/mol，根據蓋斯定律，△H=1319+442-678-x=7，可得x=1076；

（5）①根據方程式和圖象分析，升高溫度，CO的平衡體積分數增大，升高溫度使化學反應平衡向吸熱方向進行，反應i為吸熱反應，升高溫度，化學平衡向正反應方向進行，CO的體積分數增大，反應ii為放熱反應，升高溫度化學平衡向逆反應方向移動，CO的體積分數增大，綜合兩個反應考慮，CO的體積分數隨著溫度升高而增大；

②T1℃時，測得平衡時體系中COS的物質的量為0.80mol，此時CO的平衡體積分數為5%，反應起始時，向10L容積不變的密閉容器中充入1molCOS（g）、1molH2（g）和1molH2O（g），則COS的平衡轉化率為α=×100%=20%；

反應i的方程式：COS（g）+H2（g）H2S（g）+CO（g），

起始（mol） 1 1 0 0

轉化（mol） 0.2 0.2 0.2 0.2

平衡（span>mol） 0.8 0.8 0.2 0.2

反應ii的方程式：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

起始（mol） 0.2 1 0 0.8

轉化（mol） x x x x

平衡（mol） 0.2-x 1-x x 0.8+x

CO的平衡體積分數為5%，則0.2-x=3×5%，可得x=0.05，則平衡時c（COS）==0.08mol/L，c（H2）=mol/L=0.085mol/L，c（H2S）==0.02mol/L，c（CO）=mol/L=0.015mol/L，因此反應i的化學平衡常數為K1===0.044。