Question

【題目】硫的化合物是常用的化工原料，但也是大氣的主要污染物。綜合治理其污染是環境化學當前的重要研究內容之一。

（1）一定溫度下，將NH4HS固體放入定容真空容器中，可部分分解為硫化氫和氨氣：NH4HS(s)H2S(g)+NH3(g)

①可以判斷上述分解反應已經達到化學平衡的是_____________(選填字母)

A． B．密閉容器中總壓強不變

C．密閉容器中混合氣體的密度不變 D．密閉容器中氨氣的體積分數不變

②當上述反應達平衡時：p(NH3)×p(H2S)=a(Pa2)，則平衡時容器中的總壓為_______________Pa(用含a的代數式表示)；(p(NH3)、p(H2S)分別代表NH3、H2S的壓強，Pa為壓強的單位)

③實驗測得不同溫度下的平衡數據列于下表：

溫度(℃)	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡氣體總濃度(×10－3mol/L)	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

④NH4HS分解反應的焓變△H_________0(填“>”、“=”或“<”)

下圖是上述反應過程中生成物濃度隨時間變化的示意圖。若t2時增大氨氣的濃度且在t3時反應再次達到平衡，請在圖上畫出t2時刻后硫化氫、氨氣的濃度隨時間的變化曲線.(要有必要標注)____________

（2）一定溫度下，反應2SO2+O22SO3，達到平衡時，n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:3:4。縮小體積，反應再次達到平衡時，n(O2)=0.8mol，n(SO3)=1.4mol，此時SO2的物質的量應是____________。

（3）25℃，吸收液Na2SO3溶液在吸收SO2的過程中，pH隨n(SO3- ):n(HSO3﹣)變化關系如下表:

n(SO32﹣):n(HSO3﹣)	91：9	1：1	1：91
pH	８.２	7.2	6.2

①當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度關系正確的是:______(選填字母)

A．c(Na＋)=2c(SO32- )＋c(HSO3－)

B．c(Na＋)> c(HSO3－)> c(SO32- )>c(H＋)=c(OH－)

C．c(Na＋)+c(H＋)= c(SO32- )+ c(HSO3－)+c(OH－)

②當吸收液的pH降至約為6時，需送至電解槽再生。再生示意圖如下，請寫出HSO3- 在陽極放電的電極反應式是___________________。

（4）已知：CH４(g)+2O2(g) = CO2 (g) +２H2O (l) △H= - Q1 kJ/mol

2H2（g）+O2（g） = ２H2 O （g） △ H= - Q2 kJ/mol

2H2（g）+O2（g） =２H2 O （l） △ H= - Q3 kJ/mol,

常溫下，取體積比4:1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L(標況)，經完全燃燒恢復常溫，放出的熱為_______________________。

Answer 1

【答案】 BC > 0.4mol AB HSO3- -2e- +H2O = SO42- +3H+ 0.4 Q1 + 0.05Q3

【解析】(1)①A．因未指明速率的方向，無法確定正逆反應速率的關系，故A錯誤；B．該反應是氣體體積增大的反應，故當容器內壓強不變時，已達到平衡，故B正確；C．由于反應物是固體，沒有達到平衡狀態，氣體質量會變化，容器體積不變，密度也會發生變化，所以密度不變，說明達到了平衡狀態，故C正確；D．因反應物(NH2COONH4)是固體物質，所以密閉容器中NH3的體積分數始終不變，故D錯誤；故答案為：BC；

②NH4HS=NH3+H2S，由NH4HS分解的反應方程式可知：NH3與H2S的分壓相同，故p硫化氫=p氨氣=Pa，所以，平衡后的總壓為p硫化氫+p氨氣=2Pa，故答案為：2；

③從表中數據可以看出，隨著溫度升高，氣體的總濃度增大，平衡正向移動，則該反應為吸熱反應，△H＞0，故答案為：＞；

④t2時增大氨氣的濃度，達到新平衡時，氨的濃度比原平衡的濃度要高，并且產生的氨氣和硫化氫的量是相等的，所以NH3與H2S濃度的降低比例是相同的，即圖象中的斜率相同，即，故答案為：

(2)反應平衡后SO2、O2、SO3的物質的量之比是2：3：4，保持其它條件不變，縮小體積達到新的平衡時，O2 、SO3的物質的量分別為0.8mol和1.4mol，產生SO3、O2的物質的量之比是1.4：0.8=1.75：1＞4：3，說明縮小體積平衡向正反應方向移動，改變體積達到新的平衡時，SO3、O2的物質的量分別為1.4mol和0.8mol，說明縮小體積平衡向正反應方向移動，設改變體積后生成的SO3的物質的量為xmol，則：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

xmol 0.5xmol xmol

故(1.4mol-xmol)：(0.8mol+0.5xmol)=4：3，解得x=0.2，故原平衡時SO3的物質的量=1.4mol-0.2mol=1.2mol，則原平衡時SO2的物質的量=1.2mol×=0.6mol，故到達新平衡SO2的物質的量=0.6mol-0.2mol=0.4mol，故答案為：0.4 mol；

(3)①當溶液呈中性時，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，亞硫酸根離子濃度小于亞硫酸氫根離子濃度。A、溶液呈電中性，溶液中陰陽離子所帶電荷相等，溶液呈中性時，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，所以c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，故A正確；B、溶液呈中性時，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，亞硫酸氫根離子濃度大于亞硫酸根離子濃度，溶液中陰陽離子所帶電荷相等，所以得c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H-)=c(OH-)，故B正確；C、溶液呈電中性，溶液中陰陽離子所帶電荷相等，得c(Na+)+c(H-)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，故C錯誤；故選AB；

②當吸收液的pH降至約為6時，吸收液中陰離子主要是亞硫酸氫根離子，亞硫酸氫根離子在陽極上失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子，電極反應式為：HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+，故答案為：HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+；

(4)甲烷和氫氣的混合氣體11.2L(已折合成標準狀況)，所以甲烷和氫氣的混合氣體的總的物質的量為=0.5mol，甲烷和氫氣的體積比為4：1，所以甲烷的物質的量為0.5mol×=0.4mol，氫氣的物質的量為0.5mol-0.4mol=0.1mol。由CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l) △H=-Q1kJ/mol可知，0.4mol甲烷燃燒放出的熱量為0.4mol×Q1kJ/mol=0.4Q1kJ；由2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-Q3kJ/mol可知，0.1mol氫氣燃燒生成液態水放出的熱量為0.1mol××Q3kJ/mol=0.05Q3kJ，所以放出的熱量為0.4Q1+0.05Q3，故答案為：0.4Q1+0.05Q3。