Question

【题目】(2018·安徽省合肥市高三第三次教学质量检测)H2S在重金属离子处理、煤化工等领域都有重要应用。请回答：

Ⅰ．H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体，反应原理为

ⅰ．COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H=+7kJ·mol1

ⅱ．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=42kJ·mol1

已知断裂1mol气态分子中的化学键所需能量如下表所示。

分子	COS(g)	H2(g)	CO(g)	H2S(g)
能量(kJ·mol1)	1310	442	x	669

（1）计算表中x=_______。

（2）T℃时，向VL容积不变的密闭容器中充入1mol COS(g)、1mol H2(g)和1mol H2O(g)，发生上述两个反应。

①在T℃时测得平衡体系中COS为0.80 mol，H2为0.85 mol，则T℃时反应ⅰ的平衡常数K=_______(保留2位有效数字)。

②上述反应达平衡后，若向其中再充入1mol COS(g)、1molH2(g)和1mol H2O(g)，则再次达平衡后H2的体积分数_______(填“增大”、“减小”或“不变”);若升高温度，则CO的平衡体积分数_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，其理由是_______。

Ⅱ．H2S在高温下分解制取H2，同时生成硫蒸气。

（3）向2L密闭容器中加入0.2molH2S，反应在不同温度(900~1500℃)下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如下图所示，则在此温度区间内，H2S分解反应的主要化学方程式为_______；在1300℃时，反应经2min达到平衡，则0～2min的反应速率v(H2S)=_______。

Ⅲ．H2S用作重金属离子的沉淀剂。

（4）25℃时，向浓度均为0.001mol·L1Sn2+和Ag+的混合溶液中通入H2S，当Sn2+开始沉淀时，溶液中c(Ag+)=_______。(已知：25℃时，Ksp(SnS)=1.0×1025，Ksp(Ag2S)=1.6×1049)。

Answer 1

【答案】 1076 0.044 不变 增大 反应ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO的平衡体积分数增大;反应ⅱ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡体积分数也增大 2H2S2H2+S2 0.02mol·L1·min1 4.0×1014mol·L1

【解析】Ⅰ．试题分析：H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体，反应原理为ⅰ．COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H=+7kJ·mol-1，该反应为吸热反应 ；ⅱ．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-42kJ·mol-1，该反应为放热反应。

(1)化学反应的反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和。由COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H=+7kJ·mol-1可知，1310+442-x-669=7，所以x=1076。

(2)T℃时,向VL容积不变的密闭容器中充入1molCOS(g)、1molH2(g)和1molH2O(g)，发生上述两个反应。

①在T℃时测得平衡体系中COS为0.80mol，H2为0.85mol，由物料守恒可以求出H2S和CO 的平衡量分别为0.20mol和0.15mol，由于反应ⅰ中各组分的化学计量数均为1，所以，T℃时反应ⅰ的平衡常数K=。

②上述反应达平衡后,若向其中再充入1molCOS(g)、1molH2(g)和1molH2O(g)，则与原平衡体系的起始投料的配比相同，由于两个反应均分气体分子数不变的反应，所以再次达平衡后H2的体积分数不变；若升高温度，则CO的平衡体积分数增大，因为反应ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO的平衡体积分数增大；而反应ⅱ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动也使CO的平衡体积分数也增大。

Ⅱ．H2S在高温下分解制取H2，同时生成硫蒸气。

(3)向2L密闭容器中加入0.2molH2S,反应在不同温度(900~1500℃)下达到平衡时,由图中数据可知，混合气体中两种生成物的体积分数不同，其中一种生成物的体积分数约是另一种的2倍，由此可以推断，H2S主要分解为H2和S2，则在此温度区间内，H2S分解反应的主要化学方程式为2H2S2H2+S2；在1300℃时,反应经2min达到平衡，由图中数据可知，此时的体积分数为50%，设H2S的变化量为x，则H2和S2的变化量分别为x和0.5x，则，解之得x=0.08mol，所以，0～2min的反应速率v(H2S)= 0.02mol·L-1·min-1。

Ⅲ．H2S用作重金属离子的沉淀剂。

(4)25℃时,向浓度均为0.001mol·L-1Sn2+和Ag+的混合溶液中通入H2S，当Sn2+开始沉淀时，c(S2-)mol/L，所以，溶液中c(Ag+)=4.0×10-14mol·L-1。