Question

【题目】硫及其化合物在生产、生活中有着重要的应用价值。请按要求回答下列问题。

（1）下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理.

通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ) 制氢的热化学方程式分别为_________；_________；制得等量H2所需能量较少的是系統_________。

（2）H2S 与CO2在高温下发生反应: H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在340℃时，将0.10molCO2与0.10molH2S充入2.5 L的空钢瓶中。

①该反应平衡后H2O(g)的物质的量分数为0.3，H2S的平衡转化率α1=____，反应平衡常数K=____。

②在350℃重复试验，平衡后H2O(g)的物质的量分数为0.4，H2S的转化率α2_____α1，(填“>”“<”或“=”)该反应的△H____0。

③测定钢铁中硫含量: 将钢铁中的硫转化为H2SO3,然后用一定浓度的I2溶液进行滴定，所用指示剂为____，滴定反应的离子方程式为__________。

已知25 ℃时，H2SO3的电离常数K.a1=1×10-2,Ka2=5×10-8,则该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kb=_____。若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中c(H2SO3)/c(HSO3-)将_______(填“增大”、“减小”或“不变" ).

Answer 1

【答案】 H2O(1)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol (II) 60% 2.25 > > 淀粉溶液 H2SO3+I2+H2O=4H++SO42-+2I- 1.0×10-12 增大

【解析】（1）把系统(Ⅰ)中两个方程式相加，整理得出水分解制备氢气的热化学方程式，并计算相应的ΔH；正确答案：H2O(1)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286kJ/mol；把系统(Ⅱ)中三个热化学方程式相加，整理得出硫化氢分解制备氢气的热化学方程式，并计算相应的ΔH；正确答案：H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol ；

（2）由题意可知：c(CO2)=0.04mol/L， c(H2S)=0.04mol/L，

H2S(g) + CO2(g) COS(g)+H2O(g)

起始浓度 0.04 0.04 0 0

变化浓度 x x x x

平衡浓度 0.04- x 0.04- x x x

反应平衡后H2O(g)的物质的量分数为0.3，则x÷（x+ x+0.04- x+0.04- x）=0.3；x=0.024 mol/L，H2S的平衡转化率α1=0.024÷0.04×100%= 60% ；

平衡常数K= x2/(0.04- x)2=0.0242/0.0162=2.25；

③淀粉遇碘水溶液变蓝，可用淀粉做指示剂；碘单质把亚硫酸氧化为硫酸，本身还原为碘离子；正确答案：淀粉溶液； H2SO3+I2+H2O=4H++SO42-+2I- ；

亚硫酸为二元弱酸，分两步电离: H2SO3 H++HSO3- K.a1；HSO3-H++SO32- Ka2；

NaHSO3的水解平衡：HSO3-+H2OH2SO3+OH-，平衡常数=c(H2SO3)c(OH-)/c(HSO3-);电离平衡：

H2SO3 H++HSO3- K.a1=c(H+)c(HSO3-)/c(H2SO3),二个式子整理结果：水解平衡常数=KW/ K.a1=1×10-14/1×10-2=10-12；向NaHSO3溶液中加入少量的I2，把弱酸（亚硫酸）氧化成强酸（硫酸、氢碘酸），溶液酸性增强，c(H+)增大；但是温度不变，KW、Kh不变，根据水解平衡常数计算公式：Kh= c(H2SO3)c(OH-)/c(HSO3-)及c(H+)c(OH-)=KW 整理结果为Kh= c(H2SO3) KW/ c(HSO3-)c(H+)，所以：c(H2SO3)/c(HSO3-)增大；正确答案：10-12；增大；