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(diào)節(jié)神經(jīng)信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問題：

（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(zhì)的量分數(shù)為0.02。

①H2S的平衡轉(zhuǎn)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(zhì)的量分數(shù)為0.03，H2S的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率增大的是________（填標號）

A．N2 B．H2S C．COS D．CO2

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

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

②某溶液含0.020 mol·L-1Mn2+、0.10 mol·L-1H2S，當溶液pH=______時，Mn2+開始沉淀。[已知：Ksp(MnS)=2.8×10-13 ]

Answer 1

【答案】 H2O(l)=H2(g)+1/2O2(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 0.043 5

【解析】（1）本題考查熱化學反應方程式的計算，系統(tǒng)I中三式相加，得到H2O(l)=H2(g)＋1/2O2(g) △H=(327－151＋110)kJ·mol－1=＋286kJ·mol－1，系統(tǒng)II三式相加得到H2S(g)=H2(g)＋S(s) △H=(－151＋110＋61)kJ·mol－1=＋20kJ·mol－1，根據(jù)系統(tǒng)I和系統(tǒng)II的的熱化學反應方程式，產(chǎn)生等量氫氣，系統(tǒng)II需要的能量最少；（2）考查化學平衡的計算、勒夏特列原理，① H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)

起始： 1 1 0 0

變化： x x x x

平衡： 1－x 1－x x x 水的物質(zhì)的量分數(shù)為x/2=0.02，解得x=0.04mol，即H2S的轉(zhuǎn)化率為0.04/1×100%=4%，依據(jù)化學平衡常數(shù)的表達式，K==1.7×10－3；②620K時的水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.03大于610K時的水的物質(zhì)的量分數(shù)，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，H2S的轉(zhuǎn)化率增大，即α1>α2，根據(jù)勒夏特列原理，正反應是吸熱反應，即△H>0；③A、N2為非反應氣體，容器為恒容裝置，因此增加N2的量，化學平衡不移動，H2S的轉(zhuǎn)化率不變，故A錯誤；B、增加H2S的量，雖然平衡向正反應方向進行，但H2S的轉(zhuǎn)化率降低，故B錯誤；C、增加COS的量，增加生成物的濃度，平衡向逆反應方向進行，H2S的轉(zhuǎn)化率降低，故C錯誤；D、增加CO2的量，平衡向正反應方向移動，H2S轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；（3）本題考查物料守恒、溶度積的計算，①根據(jù)物料守恒c(H2S)＋c(HS－)＋c(S2－)=0.10mol·L－1。pH=13時，根據(jù)圖像，c(S2－)=5.7×10－2mol·L－1，則c( H2S ) + c( HS- )=(0.1－5.7×10－2)mol·L－1=0.043mol·L－1；②根據(jù)溶度積的表達式，因此有c(S2－)=Ksp/c(Mn2＋)=2.8×10－13/0.02mol·L－1=1.4×10－11mol·L－1，根據(jù)圖像，此時對應的pH=5，當pH=5時，Mn2＋開始出現(xiàn)沉淀。