Question

【題目】硫單質及其化合物在化工生產、污水處理等領域應用廣泛。

（1）煤制得的化工原料氣中含有羰基硫（O=C=S），該物質可轉化為H2S，主要反應如下：

i.水解反應:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)△H1

ⅱ.氫解反應:COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H2

已知反應中相關的化學鍵鍵能數據如下表：

化學鍵	H-H	C=O(COS)	C=S	H-S	CO
E/kJ·mol-1	436	745	580	339	1076

①一定條件下，密閉容器中發(fā)生反應i，其中COS(g)的平衡轉化率(a)與溫度(T)的關系如圖(a)所示。則A、B、C三點對應的化學反應速率大小順序為_________（填標號）。

②結合上表中數據，計算反應ⅱ的△H2為___________。

③反應ⅱ的正、逆反應的平衡常數（K）與溫度（T）的關系如上圖（b）所示，其中表示逆反應的平衡常數（K）的曲線是_______________（填“A”或“B”）。T1℃時，向容積為2L的恒容密閉容器中充入2 mol COS(g)和1molH2(g)，發(fā)生反應ⅱ，COS的平衡轉化率為__________________。

（2）過二硫酸是一種強氧化性酸，其結構式如下所示，

，在Ag+催化作用下，S2O82-能與Mn2+在水溶液中發(fā)生反應生成SO42-和MnO4-，該反應的離子方程式為______。

（3）NaHS可用于污水處理的沉淀劑。

已知：25℃時，反應Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常數K=1.75×1038，H2S的電離平衡常數Ka1=1.0×10-7，Ka2=7.0×10-15。則Ksp(HgS)=__________。

（4）降低SO2的排放量已經寫入2018年政府工作報告，某種電化學脫硫法裝置如下圖所示，不僅可脫除煙氣中的SO2，還可以制得H2SO4。在陰極放電的物質是_____________，在陽極生成SO3的電極反應式是__________________。

。

Answer 1

【答案】vA<vB<vC+7kJ/molB33.3％5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+4.0×10-53O2SO2-2e-+SO42-=2SO3

【解析】

(1) ①化學反應速率大小與轉化率大小無關，與是否處于平衡狀態(tài)也無關，從圖像可知，A、B、C三點對應的溫度不同，溫度越高化學反應速率越大，因為溫度A<B<C，所以反應速率vA<vB<vC，

故答案為：vA<vB<vC；

②反應ii COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H2=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=745 kJ/mol +580 kJ/mol +436 kJ/mol -339 kJ/mol×2-1076 kJ/mol =+7kJ/mol，

故答案為：+7kJ/mol；

③由②的結果可知，反應ii COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)的正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，平衡常數增大，對應曲線A，因此對應逆反應的平衡常數(K逆)的是B；

根據圖像，T1℃時，K逆= K正=1，

COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)

起始(mol) 2 1 0 0
反應(mol)x x x x
平衡(mol) 2-x 1-x x x
則K==1，解得x=，COS的平衡轉化率=×100%= 33.3%，

故答案為：B；33.3%；
(2)Mn由+2價升到+7價，S2O82-中有兩個-1價的氧降到-2價，根據得失電子守恒配平反應，再由電荷守恒確定出產物中有H+，最后由H原子守恒，確定反應物中還有H2O，并配平，得到離子方程式為：5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+ ，

故答案為：5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+；
(3)反應Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常數K=1.75×1038=/span>===，解得：Ksp(HgS)= 4.0×10-53，故答案為：4.0×10-53；

（4）由電化學脫硫法裝置示意圖可知，該裝置為電解池，煙氣經催化氧化后，部分二氧化硫被氧化為三氧化硫，所得氣體通入該裝置，在陰極上，氧氣得到電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：O2+4e-+2SO3=2SO42-；在陽極，SO2失電子被氧化為SO3，電極反應式為：SO2-2e-+SO42-=2SO3，三氧化硫經氮氣導出與水反應生成硫酸，這樣，不僅可脫除煙氣中的SO2還可以制得硫酸，在陰極放電的物質是O2，在陽極生成SO3的電極反應式是SO2-2e-+SO42-=2SO3，

故答案為：O2 ；SO2-2e-+SO42-=2SO3。