Question

【題目】硫及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要的應(yīng)用價(jià)值。請(qǐng)按要求回答下列問題。

（1）下圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理.

通過計(jì)算，可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ) 制氫的熱化學(xué)方程式分別為_________；_________；制得等量H2所需能量較少的是系統(tǒng)_________。

（2）H2S 與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng): H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在340℃時(shí)，將0.10molCO2與0.10molH2S充入2.5 L的空鋼瓶中。

①該反應(yīng)平衡后H2O(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.3，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1=____，反應(yīng)平衡常數(shù)K=____。

②在350℃重復(fù)試驗(yàn)，平衡后H2O(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.4，H2S的轉(zhuǎn)化率α2_____α1，(填“>”“<”或“=”)該反應(yīng)的△H____0。

③測定鋼鐵中硫含量: 將鋼鐵中的硫轉(zhuǎn)化為H2SO3,然后用一定濃度的I2溶液進(jìn)行滴定，所用指示劑為____，滴定反應(yīng)的離子方程式為__________。

已知25 ℃時(shí)，H2SO3的電離常數(shù)K.a1=1×10-2,Ka2=5×10-8,則該溫度下NaHSO3的水解平衡常數(shù)Kb=_____。若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,則溶液中c(H2SO3)/c(HSO3-)將_______(填“增大”、“減小”或“不變" ).

Answer 1

【答案】 H2O(1)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol (II) 60% 2.25 > > 淀粉溶液 H2SO3+I2+H2O=4H++SO42-+2I- 1.0×10-12 增大

【解析】（1）把系統(tǒng)(Ⅰ)中兩個(gè)方程式相加，整理得出水分解制備氫氣的熱化學(xué)方程式，并計(jì)算相應(yīng)的ΔH；正確答案：H2O(1)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286kJ/mol；把系統(tǒng)(Ⅱ)中三個(gè)熱化學(xué)方程式相加，整理得出硫化氫分解制備氫氣的熱化學(xué)方程式，并計(jì)算相應(yīng)的ΔH；正確答案：H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol ；

（2）由題意可知：c(CO2)=0.04mol/L， c(H2S)=0.04mol/L，

H2S(g) + CO2(g) COS(g)+H2O(g)

起始濃度 0.04 0.04 0 0

變化濃度 x x x x

平衡濃度 0.04- x 0.04- x x x

反應(yīng)平衡后H2O(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.3，則x÷（x+ x+0.04- x+0.04- x）=0.3；x=0.024 mol/L，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1=0.024÷0.04×100%= 60% ；

平衡常數(shù)K= x2/(0.04- x)2=0.0242/0.0162=2.25；

③淀粉遇碘水溶液變藍(lán)，可用淀粉做指示劑；碘單質(zhì)把亞硫酸氧化為硫酸，本身還原為碘離子；正確答案：淀粉溶液； H2SO3+I2+H2O=4H++SO42-+2I- ；

亞硫酸為二元弱酸，分兩步電離: H2SO3 H++HSO3- K.a1；HSO3-H++SO32- Ka2；

NaHSO3的水解平衡：HSO3-+H2OH2SO3+OH-，平衡常數(shù)=c(H2SO3)c(OH-)/c(HSO3-);電離平衡：

H2SO3 H++HSO3- K.a1=c(H+)c(HSO3-)/c(H2SO3),二個(gè)式子整理結(jié)果：水解平衡常數(shù)=KW/ K.a1=1×10-14/1×10-2=10-12；向NaHSO3溶液中加入少量的I2，把弱酸（亞硫酸）氧化成強(qiáng)酸（硫酸、氫碘酸），溶液酸性增強(qiáng)，c(H+)增大；但是溫度不變，KW、Kh不變，根據(jù)水解平衡常數(shù)計(jì)算公式：Kh= c(H2SO3)c(OH-)/c(HSO3-)及c(H+)c(OH-)=KW 整理結(jié)果為Kh= c(H2SO3) KW/ c(HSO3-)c(H+)，所以：c(H2SO3)/c(HSO3-)增大；正確答案：10-12；增大；