Question

【题目】硫的化合物在科研、生活及化学工业中具有重要的作用。

（1）废水处理领域中，H2S或Na2S能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。25 ℃，在0.10 mol·L－1 H2S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c(S2－)关系如下表(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。

pH	3	5	7	9	11
c(S2－)/ (mol·L－1)	1.4×10－15	1.4×10－11	6.8×10－8	1.3×10－5	1.3×10－3

某溶液含0.020 mol·L－1 Mn2＋、0.10 mol·L－1 H2S，当溶液pH＝5时，Mn2＋开始沉淀，MnS的溶度积为_______。

（2）工业上采用高温分解H2S制取氢气，其反应为2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，在膜反应器中分离出H2。

①在密闭容器中，充入0.10 mol H2S(g)，发生反应2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，控制不同的温度和压强进行实验，结果如下图。

图中压强p1、p2、p3由大到小的顺序为________________________________。

②若容器的容积为2.0 L，则压强为p3，温度为950 ℃时，反应经3 h达到平衡，化学反应速率v(S2)＝____。

③若压强p2＝7.2 MPa、温度为975 ℃时，该反应的平衡常数Kp＝__________________（用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数，结果保留两位有效数字）。

Answer 1

【答案】2.8×10－13 p3>p2>p1 0.0025 mol·L－1·h－1 0.53

【解析】

(1)根据表格数据，溶液的pH=5，c(S2-)=1.4×10-11molL-1，Mn2＋开始沉淀，结合Ksp=c(Mn2+)c(S2-)计算；

(2)①2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)为气体体积增大的反应，根据压强对平衡的影响结合图像分析判断；②950℃时，压强为p3，H2S的转化率为30%，计算出H2S的物质的量的变化量，计算v(H2S)，再根据方程式计算v(S2)；③压强p2＝7.2 MPa、温度为975 ℃时，H2S的转化率为40%，根据三段式计算。

(1)根据表格数据，溶液的pH=5，c(S2-)=1.4×10-11molL-1，Mn2＋开始沉淀，所以Ksp=c(Mn2+)c(S2-)=1.4×10-11molL-1×0.020molL-1=2.8×10-13，故答案为：2.8×10-13；

(2)①2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)为气体体积增大的反应，压强越大，H2S的转化率越低，因此压强p1、p2、p3由大到小的顺序为p3>p2>p1，故答案为：p3>p2>p1；

②950℃时，压强为p3，H2S的转化率为30%，H2S的物质的量的变化量△n=0.1mol×30%=0.03mol，因此v(H2S)===0.005mol/(Lh)，则v(S2)＝v(H2S)=0.0025mol/(Lh)， 故答案为：0.0025mol/(Lh)；

③压强p2＝7.2 MPa、温度为975 ℃时，H2S的转化率为40%，H2S的物质的量的变化量为0.1mol×40%=0.04mol，

2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)

起始量(mol)0.1 0 0

变化量(mol)0.04 0.04 0.02

平衡量(mol)0.06 0.04 0.02

平衡常数Kp==0.53 MPa，故答案为：0.53 MPa。