Question

【題目】COS 和H2S 是許多煤化工產(chǎn)品的原料氣。已知：

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

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

（1）斷裂1mol分子中的化學(xué)鍵所需吸收的能量如下表所示：

分子	COS(g)	H2(g)	CO(g)	H2S(g)	H2O(g)	CO2(g)
能量/kJ·mol-1	1321	440	1076	680	930	1606

則X=_____________________。

（2）向10 L容積不變的密閉容器中充入1mol COS(g)、1mol H2(g)和1mol H2O(g)，進(jìn)行上述兩個反應(yīng)，在某溫度下達(dá)到平衡，此時CO的體積分?jǐn)?shù)為4%，且測得此時COS的物質(zhì)的量為0.80mol，則該溫度下反應(yīng)I的平衡常數(shù)為_________________（保留兩位有效數(shù)字）

（3）現(xiàn)有兩個相同的2 L恒容絕熱（與外界沒有熱量交換）密閉容器M、N，在M 中充入1mol CO和1molH2O，在N 中充入1molCO2和1molH2，均在700℃下開始按Ⅱ進(jìn)行反應(yīng)。達(dá)到平衡時，下列說法正確的是_________。

A.兩容器中CO 的物質(zhì)的量M>N

B.兩容器中正反應(yīng)速率M

C.容器M 中CO的轉(zhuǎn)化率與容器N 中CO2的轉(zhuǎn)化率之和小于1

D.兩容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)M>N

（4）氫硫酸、碳酸均為二元弱酸，其常溫下的電離常數(shù)如下表：

	H2CO3	H2S
Ka1	4.4× 10-7	1.3×10-7
Ka2	4.7× 10-11	7.1×10-15

煤的氣化過程中產(chǎn)生的H2S 可用足量的Na2CO3溶液吸收，該反應(yīng)的離子方程式為______________；常溫下，用100mL0.2mol·L-1InaOH溶液吸收448mL（標(biāo)況）H2S氣體，反應(yīng)后溶液中離子濃度從大到小的順序為__________________________________。

（5）25℃時，用Na2S沉淀Cu2+、Sn2+兩種金屬離子 (M2+)，所需S2-最低濃度的對數(shù)值1gc(S2-)與Igc(M2+)的關(guān)系如右圖所示，請回答：

①25℃時Ksp(CuS)=_______________。

②25℃時向50mL的Sn2+、Cu2+濃度均為0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，當(dāng)Na2S溶液加到150mL時開始生成SnS沉淀，則此時溶液中Cu2+濃度為_____________mol/L。

Answer 1

【答案】 5 0.034 AC H2S+CO32-＝HS-+HCO3－ c(Na+)＞c(HS－)＞c(OH－) ＞c(H+))＞ c(S2－) 10-35 2.5×10-13

【解析】(1) ΔH=反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出的總能量=1321+440-680-1076=5 kJ·mol-1；正確答案：5。

（2） COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)

起始量 1 1 0 0

變化量 x x x x

平衡量 1-x 1- x x x

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始量 x 1 0 1- x

變化量 y y y y

平衡量 x- y 1- y y 1- x+ y

根據(jù)題給信息可知：1-x=0.8, x=0.2 mol；反應(yīng)后混合氣體總量為1-x+x+x-y+1-y+y+1- x+y=3mol，根據(jù)CO的體積分?jǐn)?shù)為4%列方程 (0.2-y)/3=0.04, y=0.08 mol； c(H2)=(1- x+ y)/10=0.088mol/L；c(H2S)= x /10=0.02mol/L；c(CO)= (x-y)/10=0.012 mol/L； c(COS)= (1-x)/10=0.08mol/L；反應(yīng)I的平衡常數(shù)為c(CO)c(H2S)/ c(H2) c(COS)= 0.012×0.02/0.08×0.088=0.034；正確答案：0.034。

(3) 由于容器M的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)的溫度升高；由于恒容絕熱，升高溫度，平衡左移，兩容器中CO的物質(zhì)的量M>N，A正確；M中溫度大于N中的溫度，所以兩容器中正反應(yīng)速率M>N，B錯誤；容器M中反應(yīng)是從正反應(yīng)方向開始的，容器N中是反應(yīng)是從逆反應(yīng)方向開始的，由于恒容絕熱(與外界沒有熱量交換)，所以CO的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率之和必然小于1，C正確；容器M中反應(yīng)是從正反應(yīng)方向開始的，由于恒容絕熱(與外界沒有熱量交換)，平衡左移，所以兩容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)M

（4）根據(jù)電離常數(shù)可以得知酸性順序：H2CO3>H2S>HCO3->HS-；所以H2S與Na2CO3溶液反應(yīng)生成NaHS和NaHCO3；正確答案：H2S+CO32-＝HS-+HCO3－。設(shè)生成Na2S xmol和NaHS ymol，根據(jù)硫元素守恒：x+y=448×10-3/22.4 ；根據(jù)鈉元素守恒：2x+y=0.1×0.2,解之x=0，y=0.02mol；所以100mL、0.2mol·L-1NaOH溶液恰好吸收448mL（標(biāo)況）H2S氣體生成NaHS，NaHS溶液電離大于水解過程，溶液顯堿性，溶液中各離子濃度大小關(guān)系為：c(Na+)＞c(HS－)＞c(OH－) ＞c(H+))＞ c(S2－)；正確答案：c(Na+)＞c(HS－)＞c(OH－) >c(H+))＞ c(S2－)。

（5）①在25℃時，CuS飽和溶液中存在沉淀溶解平衡：CuS（s）Cu2+（aq）+S2-（aq），Ksp（CuS）=c（Cu2+）×c（S2-）=10-25×10-10=10-35；正確答案：10-35。

②Ksp（SnS）= c（Sn2+）×c（S2-）=10-25×1=10-25>Ksp（CuS）=10-35，所以25℃時向50mL的Sn2+、Cu2+濃度均為0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，Cu2+先沉淀完成后，

Sn2+開始沉淀；c(Sn2+)=(50×10-3×0.01)/(200×10-3)=2.5×10-3 mol·L-1；根據(jù)Ksp（SnS）=c（S2-）×2.5×10-3=10-25，c（S2-）=4×10-23 mol·L-1 ；根據(jù)Ksp（CuS）=c（Cu2+）×4×10-23=10-35，c（Cu2+）=2.5×10-13mol·L-1；正確答案：2.5×10-13。