10.硫元素有多種化合價(jià),可形成多種化合物. H2S和SO2在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用.
(1)H2S氣體溶于水形成的氫硫酸是一種二元弱酸,25℃時(shí),在0.10mol/L H2S溶液中,通人HCl氣體或加入NaOH固體以調(diào)節(jié)溶液pH,溶液pH與c(S2-)關(guān)系如圖a所示(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā)).
①pH=13時(shí),溶液中的c(H2S)+c(HS-)=0.043mol/L;
②某溶液含0.010mol/LFe2+、未知濃度的Mn2+和0.10mol/L H2S,當(dāng)溶液pH=2時(shí),F(xiàn)e2+開始沉淀;當(dāng)Mn2+開始沉淀時(shí),溶液中$\frac{c(M{n}^{2+})}{c(F{e}^{2+})}$=2×106
已知:Ksp(FeS)=1.4×10-19,Ksp(MnS)=2.8×10-13
(2)利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟.已知:SO2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)?SO3(g)△H=-99kJ/mol.某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{10}{3}$.反應(yīng)過程的能量變化如圖b所示.
①圖b中△H=-198kJ/mol;該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑,加V2O5會(huì)使圖b中A點(diǎn)降低,理由是因?yàn)榇呋瘎└淖兞朔磻?yīng)歷程,使活化能E降低.
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),則反應(yīng)開始時(shí)v(正)> v(逆)(填“<”、“>”或“=”).
③L(L1、L2)、X可分別代表壓強(qiáng)或溫度.圖c表示L一定時(shí),SO2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系.則X代表的物理量是溫度.L1、L2的大小關(guān)系為L(zhǎng)1>L2,理由是2SO2+O2 $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2SO3反應(yīng)的△H=-198kJ/mol,是放熱反應(yīng).當(dāng)壓強(qiáng)一定時(shí),溫度升高,平衡左移,SO2平衡轉(zhuǎn)化率減小.
(3)我國(guó)的科技人員為了消除SO2的污染,利用原電池原理,變廢為寶,設(shè)計(jì)由SO2和O2來制備硫酸,設(shè)計(jì)裝置如圖d所示,電極A、B為多孔的材料.
①A極為正極(填“正極”或“負(fù)極”).
②B極的電極反應(yīng)式是SO2+2H2O-2e-═SO42-+4H+

分析 (1)①pH=13時(shí),c(S2-)=5.7×10-2mol/L,在0.10mol•L-1H2S溶液中根據(jù)硫守恒c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.10mol•L-1;
②當(dāng)Qc=Ksp(MnS)時(shí)開始沉淀,由此求出硫離子的濃度,結(jié)合圖象得出此時(shí)的pH;根據(jù)MnS和FeS的Ksp計(jì)算;
(2)①圖象分析反應(yīng)焓變是2mol二氧化硫完全反應(yīng)法的熱量.E為活化能,活化能的大小與反應(yīng)熱無關(guān);加入催化劑能降低反應(yīng)的活化能;
②計(jì)算此時(shí)反應(yīng)的濃度商Q,和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向;
③該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),如果增大壓強(qiáng),轉(zhuǎn)化率大,反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡逆向進(jìn)行,二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小,據(jù)此判斷;
(3)①該原電池中,負(fù)極上失電子被氧化,所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫,二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子,正極上投放的氣體是氧氣,正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水,根據(jù)硫酸和水的出口方向知,B極是負(fù)極,A極是正極;
②B極上的電極反應(yīng)二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子.

解答 解:(1)①根據(jù)溶液pH與c(S2-)關(guān)系圖pH=13時(shí),c(S2-)=5.7×10-2mol/L,在0.10mol•L-1H2S溶液中根據(jù)硫守恒c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.10mol•L-1,所以c(H2S)+c(HS-)=0.1-5.7×10-2=0.043mol/L,
故答案為:0.043;
②當(dāng)Qc=Ksp(FeS)時(shí)開始沉淀,所以c(S2-)=$\frac{Ksp(FeS)}{c(F{e}^{2+})}$=$\frac{1.4×1{0}^{-19}}{0.01}$mol/L=1.4×10-17mol/L,結(jié)合圖象得出此時(shí)的pH=2,所以pH=2時(shí)亞鐵離子開始沉淀;
溶液中$\frac{c(M{n}^{2+})}{c(F{e}^{2+})}$=$\frac{Ksp(MnS)}{Ksp(FeS)}$=$\frac{2.8×1{0}^{-13}}{1.4×1{0}^{-19}}$mol/L=2×106;
故答案為:2;2×106
(2)SO2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)?SO3(g)△H=-99kJ/mol,
 ①圖象分析可知2molSO2和氧氣全部反應(yīng),反應(yīng)焓變△H=-99kJ/mol×2mol=-198KJ,E為活化能,反應(yīng)熱可表示為A、C活化能的大小之差,活化能的大小與反應(yīng)熱無關(guān);加入催化劑改變了反應(yīng)的途徑,降低反應(yīng)所需的活化能,所以E的變化是減;
故答案為:-198;因?yàn)榇呋瘎└淖兞朔磻?yīng)的歷程使活化能E降低;
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),濃度商Qc=$\frac{\frac{3.0mol}{100L}}{\frac{3.0mol}{100L}×(\frac{16.0mol}{100})^{\frac{1}{2}}}$=2.5<K=$\frac{10}{3}$,
則反應(yīng)開始時(shí)(正)>v(逆)
故答案為:>;
③由圖可知,X越大,轉(zhuǎn)化率越低,該反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),如果增大壓強(qiáng),二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大,所以X表示溫度,溫度升高,轉(zhuǎn)化率下降,平衡逆向移動(dòng),增大壓強(qiáng),轉(zhuǎn)化率大,所以L1>L2,
故答案為:溫度;L1>L2;2SO2+O2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2SO3反應(yīng)的△H=-198 kJ/mol,是放熱反應(yīng).當(dāng)壓強(qiáng)一定時(shí),溫度升高,平衡左移,SO2平衡轉(zhuǎn)化率減。
(3)①該原電池中,負(fù)極上失電子被氧化,所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫,二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子,正極上投放的氣體是氧氣,正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水,根據(jù)硫酸和水的出口方向知,B極是負(fù)極,A極是正極,
故答案為:正極;
②分析可知B極上的電極反應(yīng)式為:SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+,
故答案為:SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及平衡狀態(tài)的判斷、燃料電池、氧化還原反應(yīng)及滴定的相關(guān)知識(shí),涉及的題量較大,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

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14.下列說法正確的是( 。
A.阿司匹林是熟知的解熱鎮(zhèn)痛的藥物,化學(xué)名為水楊酸
B.長(zhǎng)期的大量使用阿司匹林會(huì)出現(xiàn)水楊酸中毒.應(yīng)停藥,并注射Na2CO3溶液
C.青霉素是重要的抗生素,它是一類弱堿性物質(zhì)
D.毒品是指非醫(yī)療目的而反復(fù)使用產(chǎn)生依賴性的藥品

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題

15.在20℃將10.05g KC1的飽和溶液蒸干后得到2.55g KC1,求該溫度KC1的溶解度.

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12.下列物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)不可進(jìn)行的是( 。
A.Cl2+NaBrB.Br2+KIC.Br2+KClD.Cl2+KI

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5.在一定溫度下,向2L的密閉容器中加入1molHI,發(fā)生反應(yīng)2HI(g)?H2(g)+I2(g)△H>0,2min后反應(yīng)達(dá)到平衡,測(cè)得H2的物質(zhì)的量為0.1mol,下列說法正確的是(  )
A.該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)是$\frac{1}{64}$
B.0~2min內(nèi),HI的平均反應(yīng)速率為0.1mol•L-1•min-1
C.在恒容條件下,向該體系中充入HI氣體,平衡不移動(dòng),反應(yīng)速率不變
D.升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),只有正反應(yīng)速率加快

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

15.煙氣的脫硝(除NOx)技術(shù)和脫硫(除SO2)技術(shù)都是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn).
(1)選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù),即在催化劑作用下,用還原劑(如NH3)選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O.
①已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJ•mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ•mol-1
則4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)△H=-1625.5kJ/mol
②在催化劑作用下,尿素[CO(NH22]也可以將NOx反應(yīng)生成N2和H2O.寫出CO(NH22與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式4CO(NH22+6NO2═7N2+4CO2+8H2O.
(2)催化劑V2O5可用于處理NOx、SO2
①圖1是一種用NH3脫除煙氣中NO的原理.當(dāng)消耗a mol NH3和b mol O2時(shí),消耗NO的物質(zhì)的量為$\frac{3a-4b}{2}$mol.
②V2O5在催化降解NOx的過程中,也會(huì)對(duì)SO2的氧化起到一定的催化作用,其反應(yīng)式如下:
a. V2O5+SO2=V2O4+SO3
b.2SO2+O2+V2O4=2VOSO4
c. 2VOSO4=V2O5+SO2+SO3
③SO3進(jìn)一步與煙氣中逃逸的氨反應(yīng),生成硫酸氫銨和硫酸銨.n(NH3):n(SO3)對(duì)硫酸氫銨及硫酸銨形成的影響如圖5所示,圖5中A、C區(qū)域代表的物質(zhì)分別為(NH42SO4,NH4HSO4
(3)①電解吸收也是脫硝的一種方法.用6%的稀硝酸吸收NOx生成亞硝酸[Ka(HNO2)=5.1×10-4],再將吸收液導(dǎo)入電解槽電解,使之轉(zhuǎn)化為硝酸.電解裝置如圖3所示.陽極的電極反應(yīng)式為H2O+HNO2-2e-=3H++NO3-
②O3也可用于煙氣脫硝.O3氧化NO2的氧化產(chǎn)物為N2O5

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.廢電池必須集中處理的主要原因是( 。
A.防止電池中汞、鎘、鉻、鉛等重金屬元素對(duì)土壤和水源的污染
B.回收其中的石墨電極
C.不使電池滲泄的電解液腐蝕其他物品
D.回收其中的各種金屬及塑料包裝等

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.下面均是正丁烷與氧氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(25℃,101kPa):
①C4H10(g)+$\frac{13}{2}$O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=-2 878kJ•mol-1
②C4H10(g)+$\frac{13}{2}$O2(g)═4CO2(g)+5H2O(g)△H=-2 658kJ•mol-1
③C4H10(g)+$\frac{9}{2}$O2(g)═4CO(g)+5H2O(l)△H=-1 746kJ•mol-1
④C4H10(g)+$\frac{9}{2}$O2(g)═4CO(g)+5H2O(g)△H=-1 526kJ•mol-1
由此判斷,正丁烷的燃燒熱是 ( 。
A.△H=-2 878 kJ•mol-1B.△H=-2 658 kJ•mol-1
C.△H=-1 746 kJ•mol-1D.△H=-1 526 kJ•mol-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

20.為了配制100mL1mol/LNaOH溶液,其中有下列幾個(gè)操作:①NaOH用紙盛載稱量、谶x剛用蒸餾水洗凈的100mL容量瓶進(jìn)行配制、跱aOH在燒杯里剛好完全溶解,即把溶液移入容量瓶、苡谜麴s水洗滌燒杯內(nèi)壁兩次,洗滌液都移入容量瓶;其中操作錯(cuò)誤的是(  )
A.B.C.D.

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