Question

【題目】硫元素有多種化合價，可形成多種化合物。 H2S和SO2在工農業生產中具有重要應用。

（1）H2S氣體溶于水形成的氫硫酸是一種二元弱酸，25℃時，在0.10 mol/L H2S溶液中，通入HCl氣體或加入NaOH固體以調節溶液pH，溶液pH與c(S2-)關系如圖I所示(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發)。

①pH=13時，溶液中的c(H2S)+c(HS-)=____________mol/L；

②某溶液含0.01 mol/LFe2+、未知濃度的Mn2+和0.10 mol/L H2S，當溶液pH=________時，Fe2+開始沉淀；當Mn2+開始沉淀時，溶液中=____________。

【已知：KSP(FeS)=1.4×10-19，KSP(MnS)=2.8×10-13】

（2） 利用催化氧化反應將SO2轉化為SO3是工業上生產硫酸的關鍵步驟。已知：SO2（g）＋1/2O2（g） SO3（g） △H＝－99kJ/mol。某溫度下該反應的平衡常數K＝3.33。反應過程的能量變化如圖II所示。

①圖II中ΔH＝____________ kJ/mol；該反應通常用V2O5作催化劑，加V2O5會使圖中A點降低，原因是_____________________________________________________ 。

②該溫度下，向100 L的恒容密閉容器中，充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，則反應開始時v（正）______ v（逆）（填“＜”、“＞”或“＝”）。

③L（L1、L2）、X可分別代表壓強或溫度。圖III表示L一定時，SO2(g)的平衡轉化率隨X的變化關系。則X代表的物理量是____________；L1、L2的大小關系為L1_________L2（填“<”、“>”或“=”）。

Answer 1

【答案】 0.043 2 2.0×106 -198 因為催化劑改變了反應歷程，使活化能E降低 ＞ 溫度 >

【解析】（1）①根據溶液pH與c（S2-）關系圖pH=13時，c（S2-）=5.7×10-2mol/L，在0.10molL-1H2S溶液中根據硫守恒c（H2S）+c（HS-）+c（S2-）=0.10molL-1，所以c（H2S）+c（HS-）=0.1-5.7×10-2=0.043mol/L；②當Qc=Ksp（FeS）時開始沉淀，所以c（S2-）=Ksp(FeS)/c(Fe2+)

=1.4×1019/0.01mol/L=1.4×10-17mol/L，結合圖象得出此時的pH=2，所以pH=2時亞鐵離子開始沉淀；溶液中c(Mn2+)/c(Fe2+)=Ksp(MnS)/Ksp(FeS)=2.8×1013/1.4×1019mol/L=2×106；（2）SO2（g）+1/2O2（g）SO3（g）△H=-99kJ/mol， ①圖象分析可知2molSO2和氧氣全部反應，反應焓變△H=-99kJ/mol×2mol=-198kJ；E為活化能，反應熱可表示為A、C活化能的大小之差，活化能的大小與反應熱無關；加入催化劑改變了反應的途徑，降低反應所需的活化能，所以E的變化是減小；②該溫度下，向100L的恒容密閉容器中，充入3.0mol SO2（g）、16.0mol O2（g）和3.0mol SO3（g），濃度分別是（mol/L）0.03、0.16、0.03，濃度商Qc=0.03/0.03×0.161/2=2.5＜3.33，則反應開始時（正）＞v（逆）；③由圖可知，X越大，轉化率越低，該反應正反應為氣體體積減小的反應，如果增大壓強，二氧化碳的轉化率大，所以X表示溫度，溫度升高，轉化率下降，平衡逆向移動，增大壓強，轉化率大，所以L1＞L2。