Question

【题目】废气中的H2S通过高温热分解可制取氢气：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)。现在3L密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。

（1）某温度时，测得反应体系中有气体1.3lmol，反应1 min后，测得气体为l.37mol,则tmin 内H2的生成速率为___________。

（2）某温度时，H2S的转化率达到最大值的依据是_____________(选填编号)。

a．气体的压强不发生变化 b．气体的密度不发生变化

c．不发生变化 d．单位时间里分解的H2S和生成的H2一样多

（3）实验结果如下图。图中曲线a表示H2S的平衡转化率与温度关系，曲线b表示不同温度下、反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。该反应为_____反应（填“放热”或“吸热”）。曲线b随温度的升高，向曲线a通近的原因是_________。在容器体积不变的情况下，如果要提高H2的体积分数，可采取的一种措施是________。

（4）使1LH2S与20L空气（空气中O2体积分数为0.2）完全反应后恢复到室温，混合气体的体积是______L 。若2gH2S完全燃烧后生成二氧化硫和水蒸气，同时放出29.4 kJ的热量，该反应的热化学方程式是__________________。

Answer 1

【答案】 0.04/t mol/(L·min) a、c 吸热 随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短 升高反应温度，及时分离S2气体等（任写一条，合理即可） 19.5 2H2S(g)+3O2(g)→2SO2(g)+2H2O(g)+999.6kJ

【解析】（1）根据方程式可知每生成2mol氢气，气体减少1L。温度时，测得反应体系中有气体1.3lmol，反应1 min后，测得气体为l.37mol，气体减少0.06mol，所以生成氢气是0.12mol，浓度是0.04mol/L，则tmin 内H2的生成速率为0.04/t mol/(L·min)。（2）某温度时，H2S的转化率达到最大值，说明达到平衡状态，a．正反应体积增加，则气体的压强不发生变化说明达到平衡状态，a正确；b．密度是混合气体的质量和容器容积的比值，质量和容积均不变，因此气体的密度不发生变化不能说明达到平衡状态，b错误；c．表示平衡常数，因此能说明达到平衡状态，c正确；d．单位时间里分解的H2S和生成的H2一样多均表示正逆反应速率，不能说明达到平衡状态，d错误，答案选ac；（3）根据图像可知升高温度转化率增大，说明升高温度平衡向正反应方向进行，因此该反应为吸热反应。由于随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短，所以曲线b随温度的升高，向曲线a靠近。正反应是体积增大、吸热的可逆反应，因此在容器体积不变的情况下，如果要提高H2的体积分数，可采取的措施是升高反应温度，及时分离S2气体等。（4）20L空气中氧气的体积是20L×0.2=4L，氧气和H2S反应的方程式为2H2S+3O2→2SO2+2H2O，这说明氧气过量，剩余氧气是4L－1.5L＝2.5L；生成SO2是1L，则完全反应后恢复到室温，混合气体的体积是16L＋2.5L＋1L＝19.5L。若2gH2S完全燃烧后生成二氧化硫和水蒸气，同时放出29.4 kJ的热量，则2molH2S完全反应放出的热量是，因此该反应的热化学方程式是 2H2S(g)+3O2(g)→2SO2(g)+2H2O(g)+999.6kJ。