Question

【題目】研究大氣中含硫化合物(主要是SO2和H2S)的轉化對環(huán)境保護具有重要意義。

(1)SO2的大量排放會引起嚴重的環(huán)境問題是 ，潮濕條件下，寫出大氣中SO2轉化為HSO3-的方程式

(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

(3)SO2時工業(yè)制硫酸的原料之一，一定溫度下，向容積為2L的密閉容器中充入一定量的SO2和O2，發(fā)生反應：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表：

時間/min	n(SO2)/mol	n(O2)/mol
0	0.10	0.050
4	0.050	0.025
5	0.040
8		0.020

①反應在0-4min內的平均速率為v(SO2)= ；

②此溫度下該反應的化學平衡常數(shù)K= 。

③8min時，維持溫度不變，往反應容器中再通入0.020molSO2(g)，0.010molO2(g),重新達到平衡時混合氣體中SO2的百分含量將 (填“減小”、“增大”或“不變”。)

(4)將H2S和空氣的混合氣體通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反應回收S，其物質轉化入右圖所示：

①在溫度一定和不補加溶液的條件下，緩慢通入混合氣體，并充分攪拌。欲使生成的硫單質中不含CuS，可采取的措施有 。

②一般來說，如果一個反應的平衡常數(shù)大于105，通常認為反應進行得較安全；相反，如果一個反應的平衡常數(shù)夏普與10-5，則認為這個反應很難進行。

已知常溫下各物質的溶度積及電離平衡常數(shù)：

CuS：Ksp=6.3×10－36；H2S：Ka1=1.3×10－7，Ka2=7.1×10－15，

通過計算說明反應CuS(s)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋H2S(aq)進行的程度

Answer 1

【答案】

(1)酸雨;SO2+H2OHSO3-+H+;

(2)H2S(g)+2O2(g)=SO42-(aq)+2H+(aq) ΔH=-806.39KJ/mol ；

(3)①6.25×10-3mol/(L·min)；②225(mol/L)-1；③減小；

(4)通入足量的空氣(或氧氣)；K=Ksp(CuS)/Ka1·Ka2=6.83×10-15<10-5,反應很難進行；

【解析】

試題分析：(1)SO2的大量排放會導致酸雨，潮濕條件下，寫出大氣中SO2轉化為HSO3-的方程式為SO2+H2OHSO3-+H+，故答案為：酸雨;SO2+H2OHSO3-+H+；

(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(jù)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)△H=-806.39 kJmol-1；故答案為：H2S(g)+2O2(g)=SO42-(aq)+2H+(aq)△H=-806.39 kJmol-1；

(3)①反應在0-4min內的平均速率為v(SO2)===6.25×10-3mol/(L·min)，故答案為：6.25×10-3mol/(L·min)；

②此溫度下，5min時反應的二氧化硫的物質的量為0.06mol，則反應的氧氣的物質的量為0.03mol，剩余氧氣0.02mol，則5min是反應已經達到平衡狀態(tài)，平衡時c(SO2)=0.02mol/L，c(O2)= 0.01mol/L，c(SO3) = 0.03mol/L，反應的化學平衡常數(shù)K==225，故答案為：225；

③8min時，維持溫度不變，往反應容器中再通入0.020molSO2(g)，0.010molO2(g),相當于增大壓強，平衡正向移動，重新達到平衡時混合氣體中SO2的百分含量將減小，故答案為：減小；

(4)①使生成的硫單質中不含CuS，則硫離子不能有剩余，硫離子完全被氧化為硫單質，所以氧氣必須過量，采取的措施是：通入足量的空氣(或氧氣或增大混合氣體中空氣的比例)，故答案為：通入足量的空氣(或氧氣或增大混合氣體中空氣的比例)；

②Ksp=c(Cu2+)c(S2-)；H2S：Ka1=；Ka2=，CS(s)+2H+Cu2++H2S，反應的K==Ksp÷Ka2÷Ka1=8.4×10-36mol2L-2÷1.2×10-7molL-1÷7×10-15molL-1=1×10-14＜10-5，所以反應難以進行；故答案為：此反應K﹦1×10-14＜10-5，所以反應難以進行。