Question

【題目】有研究表明，內源性H2S作為氣體信號分子家族新成員，在抗炎、舒張血管等方面具有重要的生理作用，而籠狀COS（羰基硫）分子可作為H2S的新型供體（釋放劑）。試回答下列有關問題

（1）COS的分子結構與CO2相似，COS的結構式為______。

（2）已知：①COS（g）+H2（g）H2S（g）+CO（g）△H1=-15kJmol-1，②COS（g）+H2（g）H2S（g）+CO2（g）△H2=-36kJmol-1，③CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）△H3，則△H=______。

（3）COS可由CO和H2S在一定條件下反應制得。在恒容的密閉容器中發生反應并達到平衡：CO（g）+H2S（g）COS（g）+H2（g），數據如表所示、據此填空

實驗	溫度/℃	起始時				平衡時
		n（CO）/mol	n（H2S）/mol	n（COS）/mol	n（H2）/mol	n（CO）/mol
1	150	10.0	10.0	0	0	7.0
2	150	7.0	8.0	2.0	4.5	x
3	400	20.0	20.0	0	0	16.0

①該反應為______（選填“吸熱反應”或“放熱反應”）。

②實驗2達到平衡時，x______7.0（選填“＞”、“＜”或“=”）

③實驗3達到平衡時，CO的轉化率α=______

（4）已知常溫下，H2S和NH3H2O的電離常數分別為向pH=a的氫硫酸中滴加等濃度的氨水，加入氨水的體積（V）與溶液pH的關系如圖所示：

酸/堿	電離常數
H2S	Ka1=1.0×10-7	Ka2=7.0×10-15
NH3H2O	Kb=1.0×10-5

①若c（H2S）為0.1mol/L，則a=______

②若b點溶液pH=7，則b點溶液中所有離子濃度大小關系是______。

（5）將H2S通入裝有固體FeCl2的真空密閉燒瓶內，恒溫至300℃，反應達到平衡時，燒瓶中固體只有FeCl2和FeSx（x并非整數），另有H2S、HCl和H2三種氣體，其分壓依次為0.30P0、0.80P0和0.04P0（P0表示標準大氣壓）。當化學方程式中FeCl2的計量數為1時，該反應的氣體壓強平衡常數記為Kp。計算：

①x=______（保留兩位有效數字）。

②Kp=______（數字用指數式表示）。

Answer 1

【答案】O=C=S 21kJmol-1 放熱反應 ＜ 20% 4 c（NH4+）＞c（HS-）＞c（H+）=c（OH-）＞c（S2-） 1.1

【解析】

（1）CO2和COS是等電子體，等電子體結構相似，根據二氧化碳的分子的結構式可知COS結構式；

（2）根據蓋斯定律計算可得；

（3）①分別建立三段式計算實驗1和實驗3的化學平衡常數，依據平衡常數的大小判斷反應時放熱還是吸熱；

②通過濃度熵與平衡常數的大小判斷平衡移動方向；

③依據三段式和轉化率公式計算；

（4）①依據電離常數公式計算；

②依據電離程度和水解程度的相對大小判斷；

（5）依據題給信息寫出反應的化學方程式，由題給數據和公式計算即可。

（1）由二氧化碳分子的結構式可知：COS分子中C與O、C與S均形成兩對共有電子對，所以COS結構式為：O=C=S，故答案為：O=C=S；

（2）蓋斯定律②-①得到CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）的焓變△H3=-36kJmol-1-（-15kJmol-1）=-21kJmol-1，故答案為：-21kJmol-1；

（3）設容器體積為1L。

①由題意可建立實驗1反應的三段式為：

CO（g）+H2S（g）COS（g）+H2（g）

開始（mol/L）10.010.000

反應（mol/L）3.0 3.0 3.0 3.0

平衡（mol/L）7.0 7.0 3.0 3.0

化學平衡常數===0.18；

由題意可建立實驗3反應的三段式為：

CO（g）+H2S（g）COS（g）+H2（g）

開始（mol/L） 20.0 20.0 0 0

反應（mol/L） 4.04.04.0 4.0

平衡（mol/L） 16.016.0 4.0 4.0

化學平衡常數===0.0625＜0.18，所以升高溫度，平衡常數k減小，即平衡逆向移動，正向即放熱反應，故答案為：放熱反應；

②150℃，濃度熵Qc==≈0.16＜k=0.18，則反應向正反應方向移動，所以實驗2達平衡時，n（CO）減小，x＜7.0，故答案為：＜；

③實驗3達平衡時，CO的轉化率=×100%=×100%=20%，故答案為：20%；

（4）①c（H+）==mol/L=10-4mol/L，a=pH=-lg10-4=4，故答案為：4；

②b點呈中性，則c（H+）=c（OH-），溶液中電荷關系為c（NH4+）+c（H+）=c（HS-）+2c（S2-）+c（OH-），所以c（NH4+）＞c（HS-），由于HS-的電離程度很小、主要以電離為主，同時促進水的電離，所以c（H+）＞c（S2-），即b點時溶液中所有離子濃度大小關系是c（NH4+）＞c（HS-）＞c（H+）=c（OH-）＞c（S2-），故答案為：c（NH4+）＞c（HS-）＞c（H+）=c（OH-）＞c（S2-）；

（5）H2S和FeCl2反應的方程式為xH2S（g）+FeCl2（s）FeSx（s）+2HCl（g）+（x-1）H2（g）。

①有化學方程式可得關系式：2：（x-1）=0.80P0：0.04P0，解得x=1.1，故答案為：1.1；

②H2S和FeCl2反應的方程式為1.1H2S（g）+FeCl2（s）FeS1.1（s）+2HCl（g）+0.1H2（g），由方程式可得p（HCl）=0.80P0，p（H2）=0.04P0，p（H2S）=0.30P0，平衡分壓常數Kp=

=，故答案為：。