Question

【題目】硫元素有多種化合價，可形成多種化合物。 H2S和SO2在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用。

（1）H2S氣體溶于水形成的氫硫酸是一種二元弱酸，25℃時，在0.10 mol/L 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)系如圖I所示(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā))。

①pH=13時，溶液中的c(H2S)+c(HS-)=____________mol/L；

②某溶液含0.01 mol/LFe2+、未知濃度的Mn2+和0.10 mol/L H2S，當(dāng)溶液pH=________時，Fe2+開始沉淀；當(dāng)Mn2+開始沉淀時，溶液中=____________。

【已知：KSP(FeS)=1.4×10-19，KSP(MnS)=2.8×10-13】

（2） 利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟。已知：SO2（g）＋1/2O2（g） SO3（g） △H＝－99kJ/mol。某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝3.33。反應(yīng)過程的能量變化如圖II所示。

①圖II中ΔH＝____________ kJ/mol；該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑，加V2O5會使圖中A點降低，原因是_____________________________________________________ 。

②該溫度下，向100 L的恒容密閉容器中，充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，則反應(yīng)開始時v（正）______ v（逆）（填“＜”、“＞”或“＝”）。

③L（L1、L2）、X可分別代表壓強或溫度。圖III表示L一定時，SO2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。則X代表的物理量是____________；L1、L2的大小關(guān)系為L1_________L2（填“<”、“>”或“=”）。

Answer 1

【答案】 0.043 2 2.0×106 -198 因為催化劑改變了反應(yīng)歷程，使活化能E降低 ＞ 溫度 >

【解析】（1）①根據(jù)溶液pH與c（S2-）關(guān)系圖pH=13時，c（S2-）=5.7×10-2mol/L，在0.10molL-1H2S溶液中根據(jù)硫守恒c（H2S）+c（HS-）+c（S2-）=0.10molL-1，所以c（H2S）+c（HS-）=0.1-5.7×10-2=0.043mol/L；②當(dāng)Qc=Ksp（FeS）時開始沉淀，所以c（S2-）=Ksp(FeS)/c(Fe2+)

=1.4×1019/0.01mol/L=1.4×10-17mol/L，結(jié)合圖象得出此時的pH=2，所以pH=2時亞鐵離子開始沉淀；溶液中c(Mn2+)/c(Fe2+)=Ksp(MnS)/Ksp(FeS)=2.8×1013/1.4×1019mol/L=2×106；（2）SO2（g）+1/2O2（g）SO3（g）△H=-99kJ/mol， ①圖象分析可知2molSO2和氧氣全部反應(yīng)，反應(yīng)焓變△H=-99kJ/mol×2mol=-198kJ；E為活化能，反應(yīng)熱可表示為A、C活化能的大小之差，活化能的大小與反應(yīng)熱無關(guān)；加入催化劑改變了反應(yīng)的途徑，降低反應(yīng)所需的活化能，所以E的變化是減小；②該溫度下，向100L的恒容密閉容器中，充入3.0mol SO2（g）、16.0mol O2（g）和3.0mol SO3（g），濃度分別是（mol/L）0.03、0.16、0.03，濃度商Qc=0.03/0.03×0.161/2=2.5＜3.33，則反應(yīng)開始時（正）＞v（逆）；③由圖可知，X越大，轉(zhuǎn)化率越低，該反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，如果增大壓強，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大，所以X表示溫度，溫度升高，轉(zhuǎn)化率下降，平衡逆向移動，增大壓強，轉(zhuǎn)化率大，所以L1＞L2。