Question

【題目】近期發現，H2S是繼NO、CO之后第三個生命體系氣體信號分子，它具有參與調節神經信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問題：

（1）下圖是通過熱化學循環在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統原理。

通過計算，可知系統（Ⅰ）和系統（Ⅱ）制氫的熱化學方程式分別為________________、______________，制得等量H2所需能量較少的是_____________（填“系統（Ⅰ）”或“系統（Ⅱ）”）。

（2）羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。H2S與CO2在高溫下發生反應：H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 k時，將1 mol CO2與1 mol H2S充入2 L的空鋼瓶中，反應平衡后水的物質的量分數為0.02。

①H2S的平衡轉化率=_______%，反應平衡常數K=________。

②在620 K重復試驗，平衡后水的物質的量分數為0.03，H2S的轉化率_____，該反應的H_____0。（填“>”“<”或“=”）

③向反應器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉化率增大的是________（填標號）

A．N2 B．H2S C．COS D．CO2

（3）25℃，在0.10mol·L-1H2S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-) 關系如右圖（忽略溶液體積的變化、H2S的揮發）。

①pH=13時，溶液中的c( H2S ) + c( HS- )=_____mol·L-1。

②某溶液含0.020 mol·L-1Mn2+、0.10 mol·L-1H2S，當溶液pH=______時，Mn2+開始沉淀。[已知：Ksp(MnS)=2.8×10-13 ]

Answer 1

【答案】 H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol 系統（II） 4 1.7×10-3 > > D 0.043 5

【解析】（1）本題考查熱化學反應方程式的計算，系統I中三式相加，得到H2O(l)=H2(g)＋1/2O2(g) △H=(327－151＋110)kJ·mol－1=＋286kJ·mol－1，系統II三式相加得到H2S(g)=H2(g)＋S(s) △H=(－151＋110＋61)kJ·mol－1=＋20kJ·mol－1，根據系統I和系統II的的熱化學反應方程式，產生等量氫氣，系統II需要的能量最少；（2）考查化學平衡的計算、勒夏特列原理，① H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)

起始： 1 1 0 0

變化： x x x x

平衡： 1－x 1－x x x 水的物質的量分數為x/2=0.02，解得x=0.04mol，即H2S的轉化率為0.04/1×100%=4%，依據化學平衡常數的表達式，K==1.7×10－3；②620K時的水的物質的量分數為0.03大于610K時的水的物質的量分數，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，H2S的轉化率增大，即α1>α2，根據勒夏特列原理，正反應是吸熱反應，即△H>0；③A、N2為非反應氣體，容器為恒容裝置，因此增加N2的量，化學平衡不移動，H2S的轉化率不變，故A錯誤；B、增加H2S的量，雖然平衡向正反應方向進行，但H2S的轉化率降低，故B錯誤；C、增加COS的量，增加生成物的濃度，平衡向逆反應方向進行，H2S的轉化率降低，故C錯誤；D、增加CO2的量，平衡向正反應方向移動，H2S轉化率增大，故D正確；（3）本題考查物料守恒、溶度積的計算，①根據物料守恒c(H2S)＋c(HS－)＋c(S2－)=0.10mol·L－1。pH=13時，根據圖像，c(S2－)=5.7×10－2mol·L－1，則c( H2S ) + c( HS- )=(0.1－5.7×10－2)mol·L－1=0.043mol·L－1；②根據溶度積的表達式，因此有c(S2－)=Ksp/c(Mn2＋)=2.8×10－13/0.02mol·L－1=1.4×10－11mol·L－1，根據圖像，此時對應的pH=5，當pH=5時，Mn2＋開始出現沉淀。