Question

【題目】（I）研究大氣中含硫化合物（主要是 SO2 和 H2S）的轉化具有重要意義。

（1）工業上采用高溫熱分解H2S的方法制取H2，在膜反應器中分離H2，發生的反應為： 2H2S(g) 2H2(g)＋S2(g) ΔH

已知：①H2S(g) H2(g)＋S(g) ΔH1； ②2S(g) S2(g) ΔH2。

則 ΔH＝________________(用含 ΔH1、ΔH2的式子表示)。

（2）土壤中的微生物可將大氣中 H2S 經兩步反應氧化成 SO42-，兩步反應的能量變化示意圖如下：

1mol H2S(g)全部氧化成SO42-(aq)的熱化學方程式為________________。

（II）100℃時，在1L恒溫恒容的密閉容器中，通入0.1mol N2O4，發生反應：N2O4(g) 2NO2(g) ΔH＝＋57.0kJ·mol－1，NO2和N2O4的濃度隨時間變化情況如圖所示。

（3）在0~60s內，以N2O4表示的平均反應速率為__________mol·L－1·s－1。

（4）根據圖中有關數據，計算100℃時該反應的平衡常數K1＝__________。若其他條件不變，升高溫度至120℃，達到新平衡時的平衡常數是K2，則K1_____K2(填“>”、“<”或“＝”)。

（III）向容積為2L的密閉容器中通入一定量的CO和H2O，發生反應：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)。

（5）下列說法能作為判斷該反應達到化學平衡狀態的依據的是____(填字母序號)。

A.容器內CO、H2O、CO2、H2的濃度之比為1：1：1：1

B.CO的消耗速率與H2的消耗速率相等

C.容器內壓強保持不變

D.混合氣體的密度保持不變

（6）保持其他條件不變：在VL密閉容器中通入10molCO和10molH2O(g)發生上述反應，在T℃達到平衡，然后急速除去水蒸氣(除水蒸氣時其他各成分的物質的量不變)，將混合氣體燃燒，測得放出的熱量為2842kJ(已知CO的燃燒熱為283kJ·mol－1，H2的燃燒熱為286kJ·mol－1)，則T℃平衡常數K＝______。（精確到小數點后兩位）

Answer 1

【答案】2ΔH1+ ΔH2 H2S(g)+2O2(g) =SO42-(aq)+2H+(aq) ΔH =－806.39 kJ·mol-1 1×10-3 0.36 < B 0.44

【解析】

（1）利用蓋斯定律計算；

（2）根據圖像寫出兩步的熱化學方程式，再根據蓋斯定律即得；

（3）根據v=計算；

（4）根據平衡常數的表達式和圖像計算；因為該反應的焓變△H>0，升高溫度，k增大；

（5）根據平衡后正逆反應速率相等，變量不在發生改變分析；

（6）根據放出的熱量計算出CO和氫氣的物質的量，在計算平衡常數。

（1）已知：①H2S(g) H2(g)＋S(g) ΔH1； ②2S(g) S2(g) ΔH2，根據蓋斯定律①×2+②得2H2S(g) 2H2(g)＋S2(g) ΔH＝2ΔH1+ ΔH2；

答案：2ΔH1+ ΔH2；

（2）由圖可知，第一步熱化學反應為：H2S（g）+0.5O2（g）=S（s）+H2O（g）△H=－221.19 kJmol-1；第二步反應為：S（s）+1.5O2（g）+H2O（g）=2H+（aq）+SO42-（aq））△H=-585.20 kJmol-1；依據蓋斯定律，第一步與第二步方程式相加得：H2S(g)+2O2(g) =SO42-(aq)+2H+(aq) ΔH =－806.39 kJ·mol-1；

答案：H2S(g)+2O2(g) =SO42-(aq)+2H+(aq) ΔH =－806.39 kJ·mol-1；

（3）由甲圖可知，在60s時，N2O4的濃度為0.04 mol·L-1，所以N2O4表示的平均反應速率為v=(0.1-0.04) mol·L-1÷60s=1×10-3 mol·L-1·s-1；

答案：1×10-3；

（4）甲圖可知在反應到60s時，反應物和生成物的濃度保持不變，所以此時反應達平衡，平衡常數K1= ==0.36mol.L-1.s-1；因為該反應的焓變△H>0，所以是個吸熱反應，所以升高溫度，平衡正向移動，平衡常數增大，k1<k2；

答案：0.36；<；

（5）A.容器內CO、H2O、CO2、H2的濃度之比為1：1：1：1時，反應不一定達到了平衡，故A錯誤；

B.CO的消耗速率代表正反應速率，H2的消耗速率代表逆反應速率，二者速率比等于化學計量數之比，因此反應達到了平衡，故B正確；

C.因為反應前后氣體的總物質的量始終不變，故容器內壓強反應中始終不變，不能判斷是否達到平衡，故C錯誤；

D.反應過程中，混合氣體的密度始終保持不變，不能判斷是否達到平衡，故D錯誤；

答案：B；

（6）根據方程式的系數可以看出，如果假設生成氫氣為xmol，則一氧化碳剩余（10-x）mol，根據燃燒放出的熱量列出方程：286x+283（10-x）=2842，解得x=4，所以達到平衡時，一氧化碳、水蒸氣的物質的量分別為6mol，氫氣、二氧化碳的物質的量分別為4mol。又由于反應前后氣體化學計量數相等，在平衡常數的表達式中，容器的體積可以約去，k===0.44。

答案：0.44。