Question

【题目】近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：

（1）下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为________________、____________________________，制得等量H2所需能量较少的是_____________。

（2）H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中。2 min后，反应达到平衡，水的物质的量为0.01mol。

① H2S的平衡转化率α=_______%

②从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率为_________________

（3）在一定条件下，用H2O2氧化H2S。随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化，氧化产物不同。在酸性溶液中，当n(H2O2)/n(H2S)=4时，写出离子方程式___________________________________。

Answer 1

【答案】H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286 kJ/molH2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol系统（II）2.50.002mol/(Lmin)4H2O2+H2S＝SO42—+ 2H++ 4H2O

【解析】

（1）根据盖斯定律分别计算系统（I）和系统（II）制氢的热化学方程式，进一步根据热化学方程式分析比较。

（2）用三段式和转化率、化学反应速率的公式计算。

（3）H2O2将H2S氧化，H2O2被还原成H2O，根据得失电子守恒确定H2S的氧化产物，进一步书写离子方程式。

（1）系统（I）中发生的反应有：H2SO4（aq）=SO2（g）+H2O（l）+O2（g）ΔH1=327kJ/mol（①）、SO2（g）+I2（s）+2H2O（l）=2HI（aq）+H2SO4（aq）ΔH2=-151kJ/mol（②）、2HI（aq）=H2（g）+I2（s）ΔH 3=110kJ/mol（③），应用盖斯定律，将①+②+③得，系统（I）中制氢的热化学方程式为H2O（l）=H2（g）+O2（g）ΔH=327kJ/mol+（-151kJ/mol）+110kJ/mol=+286kJ/mol。系统（II）中发生的反应有：SO2（g）+I2（s）+2H2O（l）=2HI（aq）+H2SO4（aq）ΔH2=-151kJ/mol（②）、2HI（aq）=H2（g）+I2（s）ΔH 3=110kJ/mol（③）、H2S（g）+H2SO4（aq）=S（s）+SO2（g）+2H2O（l）ΔH4=61kJ/mol（④），应用盖斯定律，将②+③+④得，系统（II）制氢的热化学方程式为H2S（g）=H2（g）+S（s）ΔH=（-151kJ/mol）+110kJ/mol+61kJ/mol=+20kJ/mol。根据上述热化学方程式，制得等量H2所需能量较少的是系统（II）。

（2）用三段式， H2S（g）+CO2（g）COS（g）+H2O（g）

c（起始）（mol/L）0.16 0.04 0 0

c（转化）（mol/L）0.004 0.004 0.004 0.004

c（平衡）（mol/L）0.156 0.036 0.004 0.004

①H2S的平衡转化率α=×100%=2.5%。

②从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率υ（CO2）==0.002mol/（L·min）。

（3）H2O2将H2S氧化，H2O2被还原成H2O，1molH2O2得到2mol电子，4molH2O2参与反应得到8mol电子，当n（H2O2）/n（H2S）=4时，根据得失电子守恒，1molH2S参与反应失去8mol电子，H2S的氧化产物为H2SO4，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，当n（H2O2）/n（H2S）=4时，反应的离子方程式为4H2O2+H2S=SO42-+2H++4H2O。