Question

【題目】硫及其化合物在生產、生活中有著重要的應用價值。請按要求回答下列問題。

（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所需能量較少的是系統_________。

（2）H2S 與CO2在高溫下發生反應: H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在340℃時，將0.10molCO2與0.10molH2S充入2.5 L的空鋼瓶中。

①該反應平衡后H2O(g)的物質的量分數為0.3，H2S的平衡轉化率α1=____，反應平衡常數K=____。

②在350℃重復試驗，平衡后H2O(g)的物質的量分數為0.4，H2S的轉化率α2_____α1，(填“>”“<”或“=”)該反應的△H____0。

③測定鋼鐵中硫含量: 將鋼鐵中的硫轉化為H2SO3,然后用一定濃度的I2溶液進行滴定，所用指示劑為____，滴定反應的離子方程式為__________。

已知25 ℃時，H2SO3的電離常數K.a1=1×10-2,Ka2=5×10-8,則該溫度下NaHSO3的水解平衡常數Kb=_____。若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,則溶液中c(H2SO3)/c(HSO3-)將_______(填“增大”、“減小”或“不變" ).

Answer 1

【答案】 H2O(1)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol (II) 60% 2.25 > > 淀粉溶液 H2SO3+I2+H2O=4H++SO42-+2I- 1.0×10-12 增大

【解析】（1）把系統(Ⅰ)中兩個方程式相加，整理得出水分解制備氫氣的熱化學方程式，并計算相應的ΔH；正確答案：H2O(1)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286kJ/mol；把系統(Ⅱ)中三個熱化學方程式相加，整理得出硫化氫分解制備氫氣的熱化學方程式，并計算相應的ΔH；正確答案：H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol ；

（2）由題意可知：c(CO2)=0.04mol/L， c(H2S)=0.04mol/L，

H2S(g) + CO2(g) COS(g)+H2O(g)

起始濃度 0.04 0.04 0 0

變化濃度 x x x x

平衡濃度 0.04- x 0.04- x x x

反應平衡后H2O(g)的物質的量分數為0.3，則x÷（x+ x+0.04- x+0.04- x）=0.3；x=0.024 mol/L，H2S的平衡轉化率α1=0.024÷0.04×100%= 60% ；

平衡常數K= x2/(0.04- x)2=0.0242/0.0162=2.25；

③淀粉遇碘水溶液變藍，可用淀粉做指示劑；碘單質把亞硫酸氧化為硫酸，本身還原為碘離子；正確答案：淀粉溶液； H2SO3+I2+H2O=4H++SO42-+2I- ；

亞硫酸為二元弱酸，分兩步電離: H2SO3 H++HSO3- K.a1；HSO3-H++SO32- Ka2；

NaHSO3的水解平衡：HSO3-+H2OH2SO3+OH-，平衡常數=c(H2SO3)c(OH-)/c(HSO3-);電離平衡：

H2SO3 H++HSO3- K.a1=c(H+)c(HSO3-)/c(H2SO3),二個式子整理結果：水解平衡常數=KW/ K.a1=1×10-14/1×10-2=10-12；向NaHSO3溶液中加入少量的I2，把弱酸（亞硫酸）氧化成強酸（硫酸、氫碘酸），溶液酸性增強，c(H+)增大；但是溫度不變，KW、Kh不變，根據水解平衡常數計算公式：Kh= c(H2SO3)c(OH-)/c(HSO3-)及c(H+)c(OH-)=KW 整理結果為Kh= c(H2SO3) KW/ c(HSO3-)c(H+)，所以：c(H2SO3)/c(HSO3-)增大；正確答案：10-12；增大；