Question

將a摩H₂S和1摩O₂置于一個容積可變的容器內進行反應．維持容器內氣體的壓強不變（101千帕），在120℃下測得反應前后容器內氣體的密度分別為d1和d2．若a的取值不同，則H₂S的氧化產物可能有如下三種情況：
（1）全部是SO₂，此時a的取值范圍是______．
（2）全部是S，此是a的取值范圍是______，并且d1______d2（填“小于“、“大于“或“等于“）．
（3）部分是SO₂，部分是S，此時a的取值范圍是______．反應所生成的SO₂的物質的量為______摩，容器內氣體的物質的量之和為
1+摩．（以含a的代數式表示）

Answer 1

解：反應為：2H₂S+3O₂=2SO₂+2H₂O（g） ①
2H₂S+O₂=2S+2H₂O（g） ②
可由數軸分析：

（1）當全部為SO₂時O₂過量，或恰好發(fā)生反應①
即n（H₂S）：n（O₂）=a：1≤2：3，a≤，
故答案為：a≤；
（2）當全部為S時，H₂S過量，或恰好發(fā)生反應②
即n（H₂S）：n（O₂）=a：1≥2：1 a≥2
又反應前后等壓；密度比等于相對分子質量之比，反應前后氣體相對分子質量都大于18，所以d₁＞d₂．
故答案為：a≥2；大于；
（3）當SO₂、S同時有時；①、②反應都發(fā)生，a取值必為＜a＜2．
設反應過程是向a L H₂S中逐漸通入O₂，先發(fā)生反應②，O₂未用完．所生成物量用H₂S計算：即S=a mol，H₂O=a mol，
耗O₂=mol，余O₂=（1- ） mol，而過量O₂可與S反應：S+O₂═SO₂ ③
由反應可知，生成n（SO₂）=n（O₂）=（1-） mol．
反應生成氣體總量為n（SO₂）+n（H₂O）=1-+a=（1+） mol
故答案為：＜a＜2；1-；1+．
分析：所發(fā)生的反應為：2H₂S+3O₂=2SO₂+2H₂O（g），2H₂S+O₂=2S+2H₂O（g）當不同時，根據反應的數軸分析：．
點評：本題考查范圍討論題的計算，題目難度較大，注意根據反應方程式，用數軸法分析較為直觀．