Question

【題目】硫的化合物在科研、生活及化學工業中具有重要的作用。

（1）在廢水處理領域中，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固體以調節溶液pH，溶液pH與c(S2－)關系如下表(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發)。

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，當溶液的pH＝5時，Mn2＋開始沉淀，MnS的溶度積為______。

（2）工業上采用高溫分解H2S制取氫氣，其反應為2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)　ΔH1，在膜反應器中分離出H2。

①已知：H2S(g)H2(g)＋S(g)　ΔH2；2S(g)S2(g)　ΔH3，則ΔH1＝______ (用含ΔH2、ΔH3的式子表示)。

②在密閉容器中，充入0.10 mol H2S(g)，發生反應2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，控制不同的溫度和壓強進行實驗，結果如圖所示。

圖中壓強p1、p2、p3由大到小的順序為______，理由是______。若容器的容積為2.0 L，則壓強為p3，溫度為950 ℃時，反應經3 h達到平衡，化學反應速率v(S2)＝______；若壓強p2＝7.2 MPa、溫度為975 ℃時，該反應的平衡常數Kp＝______（用平衡分壓代替平衡濃度，分壓＝總壓×物質的量分數，計算結果保留兩位有效數字）。若保持壓強不變，升溫至1000 ℃時，則該反應的平衡常數_____（填“增大”“不變”或“減小”）。

（3）工業上用惰性電極電解KHSO4飽和溶液制取H2O2，示意圖如圖所示：

①低溫電解KHSO4飽和溶液時陽極的電極反應式為______。

②K2S2O8水解時生成H2O2和KHSO4，該反應的化學方程式______。

Answer 1

【答案】 2.8×10－13 2ΔH2＋ΔH3 p3>p2>p1 該反應的正反應為氣體分子數增加的反應，其他條件相同時，壓強增大平衡逆向移動，H2S的轉化率減小，故p3>p2>p1 0.0025 mol·L－1·h－1 0.53 增大 2SO－2e－===S2O K2S2O8＋2H2O===H2O2＋2KHSO4

【解析】試題分析：（1）某溶液含0.020 molL-1Mn2+、0.1 molL-1H2S，當溶液的pH=5時，溶液里c(S2-)=1.4×10-11molL-1，Mn2+開始沉淀，則MnS的溶度積= c(S2-)×c(Mn2+)=0.020×1.4×10-11=2.8×10-13； （2）工業上采用高溫分解H2S制取氫氣，其反應為2H2S(g)2H2(g)+S2(g) △H1，在膜反應器中分離出H2。①ⅰH2S(g)H2(g)+S(g) △H2，ⅱ2S(g)S2(g)△H3，根據蓋斯定律可知2H2S(g)2H2(g)+S2(g)為ⅰ×2+ⅱ得到的，故△H1=2ΔH2+ ΔH3；②因為恒溫下壓強越大，H2S的轉化率越低，則圖中壓強p1、p2、p3由大到小的順序為p3>p2>p1，理由是該反應的正反應為氣體分子數增加的反應，其他條件相同時，壓強增大平衡逆向移動，H2S 的轉化率減小，故p3>p2>p1。壓強為p3，溫度為950℃時，H2S的轉化率為30%，即變化量為0.10mol×30%=0.03mol，生成的S2(g)為0.03mol/2=0.015mol，達到平衡時v(S2)="(" 0.015mol/2L)÷3h=0.0025mol/(L·h)；若壓強p2=7.2MPa，溫度為975℃時，H2S的轉化率為40%，即變化量為0.10mol×40%=0.04mol，則平衡時H2(g)為0.04mol，S2(g)的物質的量為0.02mol，H2S(g)的物質的量為0.06mol，總的物質的量為0.12mol，H2S(g)、H2(g)、S2(g)的分壓分別為7.2MPa×(0.06/0.12)=3.6MPa，7.2MPa×(0.04/0.12)=2.4MPa，7.2MPa×(0.02/0.12)=1.2MPa，則反應的平衡常數Kp=(2.4MPa)2×1.2MPa÷(3.6MPa)2=0.53MPa，因恒壓條件下，溫度越高，H2S的轉化率越大，說明升高溫度平衡正向移動，若保持壓強不變，升溫到1000℃時，則該反應的平衡常數增大；（3）①低溫電解飽和KHSO4溶液時陽極的電極反應式為2SO4 22e=S2O82；②K2S2O8水解時生成H2O2和KHSO4，該反應的化學方程式為K2S2O8+ 2H2O = H2O2+2KHSO4。