Question

【題目】硫單質(zhì)及其化合物在化工生成等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

（1）工業(yè)尾氣中的SO2一直是環(huán)境污染的主要原因之一，工業(yè)上常采用如下方法降低尾氣中的含硫量：

①方法1：燃煤中加入生石灰，將SO2轉(zhuǎn)化為CaSO3，再氧化為CaSO4

已知：a. CaO(s)+CO2(g) =CaCO3(s) ΔH=-178.3kJ·mol-1

b.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-2762.2kJ·mol-1

c.2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-2314.8kJ·mol-1

寫出CaO(s)與SO2(g)反應(yīng)生成CaSO3(s)的熱化學(xué)方程式：____________________________。

②方法2：用氫氧化鈉溶液將SO2轉(zhuǎn)化為NaHSO3，再氧化為 Na2SO4。實(shí)驗(yàn)測(cè)得NaHSO3溶液中= 1500，則溶液的pH為______________（已知：H2SO3的Ka1=1.5×10-2，Ka2=1.0×10-7）。

（2）煤制得的化工原料氣中含有羰基硫(0=C=S)，該物質(zhì)可轉(zhuǎn)化為H2S，反應(yīng)為COS(g) +H2(g)H2S (g)+CO(g) ΔH>0。

①恒溫恒容條件下，密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列事實(shí)不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________(填字母)。

a.COS的濃度保持不變 b.化學(xué)平衡常數(shù)不再改變

c.混合氣體的密度不再改變 d.形成2molH-S鍵的同時(shí)形成1mol H-H鍵

②T1℃時(shí)，在恒容的密閉容器中，將一定量的CO和H2S混合加熱并達(dá)到下列平衡：H2S(g)+ CO(g) COS(g)+H2(g)，K=0.25，則該溫度下反應(yīng)COS(g)+H2(g)H2S(g)+ CO(g)的平衡常數(shù)K=__________。T1℃時(shí)，向容積為10 L的恒容密閉容器中充入1mol COS(g)和1molH2(g)，達(dá)到平衡時(shí)COS的轉(zhuǎn)化率為______________________。

（3）過(guò)二硫酸(H2S2O8)是一種強(qiáng)氧化性酸，其結(jié)構(gòu)式為

。

①在Ag+催化作用下，S2O82-能與Mn2+在水溶液中發(fā)生反應(yīng)生成SO42-和MnO4-，1mol S2O82-能氧化的Mn2+的物質(zhì)的量為_________mol。

②工業(yè)上可用惰性電極電解硫酸和硫酸銨混合溶液制備過(guò)二硫酸銨。則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為______________________。

Answer 1

【答案】CaO(s)+SO2(g)==CaSO3(s) ΔH=-402.0kJ·mol-1 6bc466.7%0.42SO42--2e-=S2O82-

【解析】

由蓋斯定律可得CaO(s)與SO2(g)反應(yīng)生成CaSO3(s)的熱化學(xué)方程式；由Ka1×Ka2計(jì)算溶液中c(H+)；在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)；恒容條件下，容器體積不變，混合氣體質(zhì)量不變，混合氣體的密度不變；逆反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)為正反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)的倒數(shù)；依據(jù)題給條件建立三段式，運(yùn)用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算COS得消耗量；

（1）①由蓋斯定律，a+b/2-c/2得CaO(S)＋SO2(g)＝CaSO3(S)ΔH=－402.0kJ/mol；②NaHSO3溶液中Ka1×Ka2=，由題給數(shù)據(jù)可得1.5×10-2×1.0×10-7

=1500×c2(H+),解得c(H+)=1.0×10-7mol/L，則pH為6。（2）①各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度保持不變是反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志；恒溫條件下，化學(xué)平衡常數(shù)為定值；形成H-S鍵代表正反應(yīng)速率，形成H-H鍵代表逆反應(yīng)速率，形成2molH-S鍵的同時(shí)形成1mol H-H鍵說(shuō)明正、逆反應(yīng)速率相等。②逆反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)為正反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)的倒數(shù)，正反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=0.25，則逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K1=1/K=4；達(dá)到平衡時(shí)COS的轉(zhuǎn)化率為x，設(shè)由題給數(shù)據(jù)建立如下三段式：

COS(g) + H2(g) H2S(g) + CO(g)

c(起) 0.1mol/L 0.1mol/L 0 0

c(變) 0.1xmol/L 0.1xmol/L 0.1xmol/L 0.1xmol/L

c(平) (0.1-0.1x) mol/L (0.1-0.1x) mol/L 0.1xmol/L 0.1xmol/L

由化學(xué)平衡常數(shù)可得：=4，解得x=2/3。（3）①在Ag+催化作用下，S2O82-能與Mn2+在水溶液中發(fā)生反應(yīng)生成SO42-和MnO4-，S2O82-中S元素化合價(jià)為+7價(jià)，設(shè)1mol S2O82-能氧化的Mn2+的物質(zhì)的量為a，由得失電子數(shù)目守恒可得：1mol×2×（7-6）=a×（7-2）,解得a=0.4 mol；電解硫酸和硫酸銨混合溶液的電解池中，陽(yáng)極是SO42-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的過(guò)程，電極反應(yīng)式為：2SO42--2e-=S2O82-。