Question

【題目】硫單質(zhì)及其化合物在化工生產(chǎn)、污水處理等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

（1）煤制得的化工原料氣中含有羰基硫（O=C=S），該物質(zhì)可轉(zhuǎn)化為H2S，主要反應(yīng)如下：

i.水解反應(yīng):COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)△H1

ⅱ.氫解反應(yīng):COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H2

已知反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表：

化學(xué)鍵	H-H	C=O(COS)	C=S	H-S	CO
E/kJ·mol-1	436	745	580	339	1076

①一定條件下，密閉容器中發(fā)生反應(yīng)i，其中COS(g)的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與溫度(T)的關(guān)系如圖(a)所示。則A、B、C三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率大小順序?yàn)?/span>_________（填標(biāo)號(hào)）。

②結(jié)合上表中數(shù)據(jù)，計(jì)算反應(yīng)ⅱ的△H2為___________。

③反應(yīng)ⅱ的正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)（K）與溫度（T）的關(guān)系如上圖（b）所示，其中表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù)（K）的曲線是_______________（填“A”或“B”）。T1℃時(shí)，向容積為2L的恒容密閉容器中充入2 mol COS(g)和1molH2(g)，發(fā)生反應(yīng)ⅱ，COS的平衡轉(zhuǎn)化率為__________________。

（2）過二硫酸是一種強(qiáng)氧化性酸，其結(jié)構(gòu)式如下所示，

，在Ag+催化作用下，S2O82-能與Mn2+在水溶液中發(fā)生反應(yīng)生成SO42-和MnO4-，該反應(yīng)的離子方程式為______。

（3）NaHS可用于污水處理的沉淀劑。

已知：25℃時(shí)，反應(yīng)Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常數(shù)K=1.75×1038，H2S的電離平衡常數(shù)Ka1=1.0×10-7，Ka2=7.0×10-15。則Ksp(HgS)=__________。

（4）降低SO2的排放量已經(jīng)寫入2018年政府工作報(bào)告，某種電化學(xué)脫硫法裝置如下圖所示，不僅可脫除煙氣中的SO2，還可以制得H2SO4。在陰極放電的物質(zhì)是_____________，在陽極生成SO3的電極反應(yīng)式是__________________。

。

Answer 1

【答案】vA<vB<vC+7kJ/molB33.3％5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+4.0×10-53O2SO2-2e-+SO42-=2SO3

【解析】

(1) ①化學(xué)反應(yīng)速率大小與轉(zhuǎn)化率大小無關(guān)，與是否處于平衡狀態(tài)也無關(guān)，從圖像可知，A、B、C三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度不同，溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越大，因?yàn)闇囟?/span>A<B<C，所以反應(yīng)速率vA<vB<vC，

故答案為：vA<vB<vC；

②反應(yīng)ii COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H2=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=745 kJ/mol +580 kJ/mol +436 kJ/mol -339 kJ/mol×2-1076 kJ/mol =+7kJ/mol，

故答案為：+7kJ/mol；

③由②的結(jié)果可知，反應(yīng)ii COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，對(duì)應(yīng)曲線A，因此對(duì)應(yīng)逆反應(yīng)的平衡常數(shù)(K逆)的是B；

根據(jù)圖像，T1℃時(shí)，K逆= K正=1，

COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)

起始(mol) 2 1 0 0
反應(yīng)(mol)x x x x
平衡(mol) 2-x 1-x x x
則K==1，解得x=，COS的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%= 33.3%，

故答案為：B；33.3%；
(2)Mn由+2價(jià)升到+7價(jià)，S2O82-中有兩個(gè)-1價(jià)的氧降到-2價(jià)，根據(jù)得失電子守恒配平反應(yīng)，再由電荷守恒確定出產(chǎn)物中有H+，最后由H原子守恒，確定反應(yīng)物中還有H2O，并配平，得到離子方程式為：5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+ ，

故答案為：5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+；
(3)反應(yīng)Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常數(shù)K=1.75×1038=/span>===，解得：Ksp(HgS)= 4.0×10-53，故答案為：4.0×10-53；

（4）由電化學(xué)脫硫法裝置示意圖可知，該裝置為電解池，煙氣經(jīng)催化氧化后，部分二氧化硫被氧化為三氧化硫，所得氣體通入該裝置，在陰極上，氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O2+4e-+2SO3=2SO42-；在陽極，SO2失電子被氧化為SO3，電極反應(yīng)式為：SO2-2e-+SO42-=2SO3，三氧化硫經(jīng)氮?dú)鈱?dǎo)出與水反應(yīng)生成硫酸，這樣，不僅可脫除煙氣中的SO2還可以制得硫酸，在陰極放電的物質(zhì)是O2，在陽極生成SO3的電極反應(yīng)式是SO2-2e-+SO42-=2SO3，

故答案為：O2 ；SO2-2e-+SO42-=2SO3。