Question

【題目】硫單質(zhì)及其化合物在化工生成等領城應用廣泛。

(1)工業(yè)尾氣中的SO2一直是環(huán)境污染的主要原因之一，工業(yè)上常采用如下方法降低尾氣中的含硫量:

①方法 1: 燃煤中加入生石灰，將SO2轉化為 CaSO3,再氧化為CaSO4。

已知：a. CaO(s) +CO2 (g)=CaCO3 △H=-1 78.3kJmol-1

b. 2CaCO3(s) +2SO2(g) +O2(g)=2CaSO4(s) +2CO2(g) △H=-2762.2kJmol-1

c.2 CaSO3(s) + O2(g)=2CaSO4(s) △H =-2314.8 kJmol-1

寫出CaO(s)與SO2(g)反應生成CaSO3(s)的熱化學方程式：_____________。

②方法 2:用氨水將SO2轉化為NH4HSO3 ,再氧化為(NH4)2SO4。實驗測得NH4HSO3溶液中= 1500 ,則溶液的pH 為_____________(已知：HSO3-的Ka1=1.5×l0-2, Ka2=l.0×l0-7)。

(2)煤制得的化工原料氣中含有羰基硫(O=C =S),該物質(zhì)可轉化為H2S,反應為COS(g)+ H2( g ) H2S(g) +CO(g) △H > 0。

①恒溫恒容條件下，密閉容器中發(fā)生上述反應，下列事實不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是________________(填字母)。

a.COS的濃度保持不變 b. 化學平衡常數(shù)不再改變

c.混合氣體的密度不再改變 d. 形成 2 mol H-S 鍵的同時形成 1 mol H-H 鍵

②T℃時 ，在恒容的密閉容器中 ，將定量的CO和H2S 混合加熱并達到下列平衡：H2S(g) + CO(g)COS(g) + H2(g),K=0.25,則該溫度下反應 COS(g) +H2(g)＝H2S(g) +CO(g)的平衡常數(shù)K __________。T1℃ 時，向容積為 10 L 的恒容密閉容器中充入 1 molCOS(g)和1 mol H2 (g),達到平衡時 COS 的轉化率為_______。

(3)過二硫酸(H2S2O8)是一種強氧化性酸，其結構式如圖所示：

①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-，1 molS2O82-能氧化的 Mn2+ 的物質(zhì)的量為_____________mol。

②工業(yè)上可用惰性電極電解硫酸和硫酸銨混合溶液制備過二硫酸銨。則陽極的電極反應式為______________________。

(4)NaHS 可用作處理含 Hg2+的污水的沉淀劑，已知 25℃時，反應 Hg2+(aq) + HS-( aq) HgS(s) + H+(aq) 的平衡常數(shù) K=l.75×l038 ,H2S的電離平衡常數(shù)Ka1=1.3×l0-7 , Ka2= 7.0×l 0-15,則Ksp(HgS) =__________________。

Answer 1

【答案】CaO (s) + SO2(g}= CaCO3(s) △H=-402.0kJmoj-1 6 bc 4 66. 7% 0.4 2SO42--2e一= S2O82- 4.0×10-53

【解析】

（1）①已知：a. CaO(s)+CO(g)=CaCO3(s) ΔH=-178.3kJ·mol-1

b.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-2762.2kJ·mol-1

c.2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-2314.8kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律(b-c)/2+a即得到CaO(s)與SO2(g)反應生成CaSO3(s)的熱化學方程式：CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s) ΔH=-402.0kJ·mol-1。

②Ka1=c(H+)c(HSO3-)/c(H2SO3)、Ka2=c(H+)c(SO32-)/c(HSO3-)，則Ka1Ka2=c2(H+)·=1.5×10-2×1.0×10-7，解得c(H+)=1×10-6，溶液的pH為6。

（2）COS(g) +H2(g)H2S(g)+CO(g) ΔH＞0。

①恒溫恒容條件下，密閉容器中發(fā)生上述反應，a.COS的濃度保持不變說明化學反應達到平衡狀態(tài)了；b.化學平衡常數(shù)只和溫度有關，不受濃度影響，所以不能作為判斷平衡的依據(jù)；c.混合氣體的密度=m/V，恒容V定值，都是氣體所以m不變，故c不能；d.形成2molH-S鍵的同時形成1mol H-H鍵說明正逆反應速率相等，故可以作為判斷平衡的標志。答案：bc。

②T1℃時H2S(g)+ CO(s) COS(g)+H2(g)的K=c(COS)c(H2)/c(CO)c(H2S)=0.25，COS(g)+H2(g)=H2S(g)+ CO(s)的K=c(CO)c(H2S)/c(COS)c(H2))=1/0.25=4。

③

K=x·x/(0.1-x)·(0.1-x)=4，解得x=0.0667，COS的轉化率為0.0667/0.1×100%=66.7%。

3）①根據(jù)方程式5S2O82-+ 2Mn2+ +8H2O＝10SO42-+2MnO4-+16H+可知1mol S2O82-能氧化的Mn2+的物質(zhì)的量為0.4mol。

②用惰性電極電解硫酸和硫酸銨混合溶液制備過二硫酸銨。根據(jù)氧化還原原理知陽極SO42-失電子，則陽極的電極反應式為2SO42--2e-=S2O82-。

(4) 由已知反應a. Hg2+(aq) + HS-( aq) HgS(s) + H+(aq) K=l.75×l038

b. HS-( aq) H+(aq) + S2-( aq) Ka2= 7.0×l 0-15

反應b-a得HgS(s) Hg2+(aq) + S2- (aq)，則Ksp(HgS) ==4.0×10-53。