Question

【題目】近期發現，H2S是繼NO、CO之后的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_____________。

（2）H2S與CO2在高溫下發生反應：H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中。2 min后，反應達到平衡，水的物質的量為0.01mol。

① H2S的平衡轉化率α=_______%

②從反應開始到平衡，CO2的平均反應速率為_________________

（3）在一定條件下，用H2O2氧化H2S。隨著參加反應的n(H2O2)/n(H2S)變化，氧化產物不同。在酸性溶液中，當n(H2O2)/n(H2S)=4時，寫出離子方程式___________________________________。

Answer 1

【答案】H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286 kJ/molH2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol系統（II）2.50.002mol/(Lmin)4H2O2+H2S＝SO42—+ 2H++ 4H2O

【解析】

（1）根據蓋斯定律分別計算系統（I）和系統（II）制氫的熱化學方程式，進一步根據熱化學方程式分析比較。

（2）用三段式和轉化率、化學反應速率的公式計算。

（3）H2O2將H2S氧化，H2O2被還原成H2O，根據得失電子守恒確定H2S的氧化產物，進一步書寫離子方程式。

（1）系統（I）中發生的反應有：H2SO4（aq）=SO2（g）+H2O（l）+O2（g）ΔH1=327kJ/mol（①）、SO2（g）+I2（s）+2H2O（l）=2HI（aq）+H2SO4（aq）ΔH2=-151kJ/mol（②）、2HI（aq）=H2（g）+I2（s）ΔH 3=110kJ/mol（③），應用蓋斯定律，將①+②+③得，系統（I）中制氫的熱化學方程式為H2O（l）=H2（g）+O2（g）ΔH=327kJ/mol+（-151kJ/mol）+110kJ/mol=+286kJ/mol。系統（II）中發生的反應有：SO2（g）+I2（s）+2H2O（l）=2HI（aq）+H2SO4（aq）ΔH2=-151kJ/mol（②）、2HI（aq）=H2（g）+I2（s）ΔH 3=110kJ/mol（③）、H2S（g）+H2SO4（aq）=S（s）+SO2（g）+2H2O（l）ΔH4=61kJ/mol（④），應用蓋斯定律，將②+③+④得，系統（II）制氫的熱化學方程式為H2S（g）=H2（g）+S（s）ΔH=（-151kJ/mol）+110kJ/mol+61kJ/mol=+20kJ/mol。根據上述熱化學方程式，制得等量H2所需能量較少的是系統（II）。

（2）用三段式， H2S（g）+CO2（g）COS（g）+H2O（g）

c（起始）（mol/L）0.16 0.04 0 0

c（轉化）（mol/L）0.004 0.004 0.004 0.004

c（平衡）（mol/L）0.156 0.036 0.004 0.004

①H2S的平衡轉化率α=×100%=2.5%。

②從反應開始到平衡，CO2的平均反應速率υ（CO2）==0.002mol/（L·min）。

（3）H2O2將H2S氧化，H2O2被還原成H2O，1molH2O2得到2mol電子，4molH2O2參與反應得到8mol電子，當n（H2O2）/n（H2S）=4時，根據得失電子守恒，1molH2S參與反應失去8mol電子，H2S的氧化產物為H2SO4，根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，當n（H2O2）/n（H2S）=4時，反應的離子方程式為4H2O2+H2S=SO42-+2H++4H2O。