Question

【題目】(2018·安徽省合肥市高三第三次教學(xué)質(zhì)量檢測)H2S在重金屬離子處理、煤化工等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。請回答：

Ⅰ．H2S是煤化工原料氣脫硫過程的重要中間體，反應(yīng)原理為

ⅰ．COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H=+7kJ·mol1

ⅱ．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=42kJ·mol1

已知斷裂1mol氣態(tài)分子中的化學(xué)鍵所需能量如下表所示。

分子	COS(g)	H2(g)	CO(g)	H2S(g)
能量(kJ·mol1)	1310	442	x	669

（1）計(jì)算表中x=_______。

（2）T℃時(shí)，向VL容積不變的密閉容器中充入1mol COS(g)、1mol H2(g)和1mol H2O(g)，發(fā)生上述兩個(gè)反應(yīng)。

①在T℃時(shí)測得平衡體系中COS為0.80 mol，H2為0.85 mol，則T℃時(shí)反應(yīng)ⅰ的平衡常數(shù)K=_______(保留2位有效數(shù)字)。

②上述反應(yīng)達(dá)平衡后，若向其中再充入1mol COS(g)、1molH2(g)和1mol H2O(g)，則再次達(dá)平衡后H2的體積分?jǐn)?shù)_______(填“增大”、“減小”或“不變”);若升高溫度，則CO的平衡體積分?jǐn)?shù)_______(填“增大”、“減小”或“不變”)，其理由是_______。

Ⅱ．H2S在高溫下分解制取H2，同時(shí)生成硫蒸氣。

（3）向2L密閉容器中加入0.2molH2S，反應(yīng)在不同溫度(900~1500℃)下達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如下圖所示，則在此溫度區(qū)間內(nèi)，H2S分解反應(yīng)的主要化學(xué)方程式為_______；在1300℃時(shí)，反應(yīng)經(jīng)2min達(dá)到平衡，則0～2min的反應(yīng)速率v(H2S)=_______。

Ⅲ．H2S用作重金屬離子的沉淀劑。

（4）25℃時(shí)，向濃度均為0.001mol·L1Sn2+和Ag+的混合溶液中通入H2S，當(dāng)Sn2+開始沉淀時(shí)，溶液中c(Ag+)=_______。(已知：25℃時(shí)，Ksp(SnS)=1.0×1025，Ksp(Ag2S)=1.6×1049)。

Answer 1

【答案】 1076 0.044 不變 增大 反應(yīng)ⅰ為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，CO的平衡體積分?jǐn)?shù)增大;反應(yīng)ⅱ為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，CO的平衡體積分?jǐn)?shù)也增大 2H2S2H2+S2 0.02mol·L1·min1 4.0×1014mol·L1

【解析】Ⅰ．試題分析：H2S是煤化工原料氣脫硫過程的重要中間體，反應(yīng)原理為ⅰ．COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H=+7kJ·mol-1，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng) ；ⅱ．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-42kJ·mol-1，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

(1)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和。由COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H=+7kJ·mol-1可知，1310+442-x-669=7，所以x=1076。

(2)T℃時(shí),向VL容積不變的密閉容器中充入1molCOS(g)、1molH2(g)和1molH2O(g)，發(fā)生上述兩個(gè)反應(yīng)。

①在T℃時(shí)測得平衡體系中COS為0.80mol，H2為0.85mol，由物料守恒可以求出H2S和CO 的平衡量分別為0.20mol和0.15mol，由于反應(yīng)ⅰ中各組分的化學(xué)計(jì)量數(shù)均為1，所以，T℃時(shí)反應(yīng)ⅰ的平衡常數(shù)K=。

②上述反應(yīng)達(dá)平衡后,若向其中再充入1molCOS(g)、1molH2(g)和1molH2O(g)，則與原平衡體系的起始投料的配比相同，由于兩個(gè)反應(yīng)均分氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，所以再次達(dá)平衡后H2的體積分?jǐn)?shù)不變；若升高溫度，則CO的平衡體積分?jǐn)?shù)增大，因?yàn)榉磻?yīng)ⅰ為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，CO的平衡體積分?jǐn)?shù)增大；而反應(yīng)ⅱ為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動也使CO的平衡體積分?jǐn)?shù)也增大。

Ⅱ．H2S在高溫下分解制取H2，同時(shí)生成硫蒸氣。

(3)向2L密閉容器中加入0.2molH2S,反應(yīng)在不同溫度(900~1500℃)下達(dá)到平衡時(shí),由圖中數(shù)據(jù)可知，混合氣體中兩種生成物的體積分?jǐn)?shù)不同，其中一種生成物的體積分?jǐn)?shù)約是另一種的2倍，由此可以推斷，H2S主要分解為H2和S2，則在此溫度區(qū)間內(nèi)，H2S分解反應(yīng)的主要化學(xué)方程式為2H2S2H2+S2；在1300℃時(shí),反應(yīng)經(jīng)2min達(dá)到平衡，由圖中數(shù)據(jù)可知，此時(shí)的體積分?jǐn)?shù)為50%，設(shè)H2S的變化量為x，則H2和S2的變化量分別為x和0.5x，則，解之得x=0.08mol，所以，0～2min的反應(yīng)速率v(H2S)= 0.02mol·L-1·min-1。

Ⅲ．H2S用作重金屬離子的沉淀劑。

(4)25℃時(shí),向濃度均為0.001mol·L-1Sn2+和Ag+的混合溶液中通入H2S，當(dāng)Sn2+開始沉淀時(shí)，c(S2-)mol/L，所以，溶液中c(Ag+)=4.0×10-14mol·L-1。