Question

【題目】硫的化合物在科研、生活及化學(xué)工業(yè)中具有重要的作用。

（1）廢水處理領(lǐng)域中，H2S或Na2S能使某些金屬離子生成極難溶的硫化物而除去。25 ℃，在0.10 mol·L－1 H2S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)系如下表(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā))。

pH	3	5	7	9	11
c(S2－)/ (mol·L－1)	1.4×10－15	1.4×10－11	6.8×10－8	1.3×10－5	1.3×10－3

某溶液含0.020 mol·L－1 Mn2＋、0.10 mol·L－1 H2S，當(dāng)溶液pH＝5時，Mn2＋開始沉淀，MnS的溶度積為_______。

（2）工業(yè)上采用高溫分解H2S制取氫氣，其反應(yīng)為2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，在膜反應(yīng)器中分離出H2。

①在密閉容器中，充入0.10 mol H2S(g)，發(fā)生反應(yīng)2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，控制不同的溫度和壓強(qiáng)進(jìn)行實驗，結(jié)果如下圖。

圖中壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序為________________________________。

②若容器的容積為2.0 L，則壓強(qiáng)為p3，溫度為950 ℃時，反應(yīng)經(jīng)3 h達(dá)到平衡，化學(xué)反應(yīng)速率v(S2)＝____。

③若壓強(qiáng)p2＝7.2 MPa、溫度為975 ℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝__________________（用平衡分壓代替平衡濃度，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】2.8×10－13 p3>p2>p1 0.0025 mol·L－1·h－1 0.53

【解析】

(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，溶液的pH=5，c(S2-)=1.4×10-11molL-1，Mn2＋開始沉淀，結(jié)合Ksp=c(Mn2+)c(S2-)計算；

(2)①2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)為氣體體積增大的反應(yīng)，根據(jù)壓強(qiáng)對平衡的影響結(jié)合圖像分析判斷；②950℃時，壓強(qiáng)為p3，H2S的轉(zhuǎn)化率為30%，計算出H2S的物質(zhì)的量的變化量，計算v(H2S)，再根據(jù)方程式計算v(S2)；③壓強(qiáng)p2＝7.2 MPa、溫度為975 ℃時，H2S的轉(zhuǎn)化率為40%，根據(jù)三段式計算。

(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，溶液的pH=5，c(S2-)=1.4×10-11molL-1，Mn2＋開始沉淀，所以Ksp=c(Mn2+)c(S2-)=1.4×10-11molL-1×0.020molL-1=2.8×10-13，故答案為：2.8×10-13；

(2)①2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)為氣體體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，H2S的轉(zhuǎn)化率越低，因此壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序為p3>p2>p1，故答案為：p3>p2>p1；

②950℃時，壓強(qiáng)為p3，H2S的轉(zhuǎn)化率為30%，H2S的物質(zhì)的量的變化量△n=0.1mol×30%=0.03mol，因此v(H2S)===0.005mol/(Lh)，則v(S2)＝v(H2S)=0.0025mol/(Lh)， 故答案為：0.0025mol/(Lh)；

③壓強(qiáng)p2＝7.2 MPa、溫度為975 ℃時，H2S的轉(zhuǎn)化率為40%，H2S的物質(zhì)的量的變化量為0.1mol×40%=0.04mol，

2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)

起始量(mol)0.1 0 0

變化量(mol)0.04 0.04 0.02

平衡量(mol)0.06 0.04 0.02

平衡常數(shù)Kp==0.53 MPa，故答案為：0.53 MPa。