题目内容
【题目】有研究表明，内源性H2S作为气体信号分子家族新成员，在抗炎、舒张血管等方面具有重要的生理作用，而笼状COS（羰基硫）分子可作为H2S的新型供体（释放剂）。试回答下列有关问题
（1）COS的分子结构与CO2相似，COS的结构式为______。
（2）已知：①COS（g）+H2（g）H2S（g）+CO（g）△H1=-15kJmol-1，②COS（g）+H2（g）H2S（g）+CO2（g）△H2=-36kJmol-1，③CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）△H3，则△H=______。
（3）COS可由CO和H2S在一定条件下反应制得。在恒容的密闭容器中发生反应并达到平衡：CO（g）+H2S（g）COS（g）+H2（g），数据如表所示、据此填空
实验 | 温度/℃ | 起始时 | 平衡时 | |||
n（CO）/mol | n（H2S）/mol | n（COS）/mol | n（H2）/mol | n（CO）/mol | ||
1 | 150 | 10.0 | 10.0 | 0 | 0 | 7.0 |
2 | 150 | 7.0 | 8.0 | 2.0 | 4.5 | x |
3 | 400 | 20.0 | 20.0 | 0 | 0 | 16.0 |
①该反应为______（选填“吸热反应”或“放热反应”）。
②实验2达到平衡时，x______7.0（选填“＞”、“＜”或“=”）
③实验3达到平衡时，CO的转化率α=______
（4）已知常温下，H2S和NH3H2O的电离常数分别为向pH=a的氢硫酸中滴加等浓度的氨水，加入氨水的体积（V）与溶液pH的关系如图所示：
酸/碱 | 电离常数 | |
H2S | Ka1=1.0×10-7 | Ka2=7.0×10-15 |
NH3H2O | Kb=1.0×10-5 | |
①若c（H2S）为0.1mol/L，则a=______
②若b点溶液pH=7，则b点溶液中所有离子浓度大小关系是______。
（5）将H2S通入装有固体FeCl2的真空密闭烧瓶内，恒温至300℃，反应达到平衡时，烧瓶中固体只有FeCl2和FeSx（x并非整数），另有H2S、HCl和H2三种气体，其分压依次为0.30P0、0.80P0和0.04P0（P0表示标准大气压）。当化学方程式中FeCl2的计量数为1时，该反应的气体压强平衡常数记为Kp。计算：
①x=______（保留两位有效数字）。
②Kp=______（数字用指数式表示）。
【答案】O=C=S 21kJmol-1 放热反应 ＜ 20% 4 c（NH4+）＞c（HS-）＞c（H+）=c（OH-）＞c（S2-） 1.1 
【解析】
（1）CO2和COS是等电子体，等电子体结构相似，根据二氧化碳的分子的结构式可知COS结构式；
（2）根据盖斯定律计算可得；
（3）①分别建立三段式计算实验1和实验3的化学平衡常数，依据平衡常数的大小判断反应时放热还是吸热；
②通过浓度熵与平衡常数的大小判断平衡移动方向；
③依据三段式和转化率公式计算；
（4）①依据电离常数公式计算；
②依据电离程度和水解程度的相对大小判断；
（5）依据题给信息写出反应的化学方程式，由题给数据和公式计算即可。
（1）由二氧化碳分子的结构式可知：COS分子中C与O、C与S均形成两对共有电子对，所以COS结构式为：O=C=S，故答案为：O=C=S；
（2）盖斯定律②-①得到CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）的焓变△H3=-36kJmol-1-（-15kJmol-1）=-21kJmol-1，故答案为：-21kJmol-1；
（3）设容器体积为1L。
①由题意可建立实验1反应的三段式为：
CO（g）+H2S（g）COS（g）+H2（g）
开始（mol/L）10.010.000
反应（mol/L）3.0 3.0 3.0 3.0
平衡（mol/L）7.0 7.0 3.0 3.0
化学平衡常数=
=
=0.18；
由题意可建立实验3反应的三段式为：
CO（g）+H2S（g）COS（g）+H2（g）
开始（mol/L） 20.0 20.0 0 0
反应（mol/L） 4.04.04.0 4.0
平衡（mol/L） 16.016.0 4.0 4.0
化学平衡常数==
=0.0625＜0.18，所以升高温度，平衡常数k减小，即平衡逆向移动，正向即放热反应，故答案为：放热反应；
②150℃，浓度熵Qc==
≈0.16＜k=0.18，则反应向正反应方向移动，所以实验2达平衡时，n（CO）减小，x＜7.0，故答案为：＜；
③实验3达平衡时，CO的转化率=
×100%=
×100%=20%，故答案为：20%；
（4）①c（H+）=
=
mol/L=10-4mol/L，a=pH=-lg10-4=4，故答案为：4；
②b点呈中性，则c（H+）=c（OH-），溶液中电荷关系为c（NH4+）+c（H+）=c（HS-）+2c（S2-）+c（OH-），所以c（NH4+）＞c（HS-），由于HS-的电离程度很小、主要以电离为主，同时促进水的电离，所以c（H+）＞c（S2-），即b点时溶液中所有离子浓度大小关系是c（NH4+）＞c（HS-）＞c（H+）=c（OH-）＞c（S2-），故答案为：c（NH4+）＞c（HS-）＞c（H+）=c（OH-）＞c（S2-）；
（5）H2S和FeCl2反应的方程式为xH2S（g）+FeCl2（s）FeSx（s）+2HCl（g）+（x-1）H2（g）。
①有化学方程式可得关系式：2：（x-1）=0.80P0：0.04P0，解得x=1.1，故答案为：1.1；
②H2S和FeCl2反应的方程式为1.1H2S（g）+FeCl2（s）FeS1.1（s）+2HCl（g）+0.1H2（g），由方程式可得p（HCl）=0.80P0，p（H2）=0.04P0，p（H2S）=0.30P0，平衡分压常数Kp=
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=
，故答案为：。
