题目内容
【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 1.31mol，反应 tmin 后，测得气体为 1.37mol，则 tmin 内 H2 的生成 速率为___________________。
(2) 某温度时，可作为判断反应达到平衡的标志依据是_____（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
(3)实验结果如图。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”）。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 29.4kJ 的热量，该反应的热化学方程式是_________________。
【答案】0.04/t mol/(L·min) a 吸热 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) 
H =-999.6KJ/mol
【解析】
此题是一化学平衡综合题，涉及化学平衡基本计算，基本判断知识比较基础。
（1）根据方程式可知每生成2mol氢气，气体减少1L。某温度时，测得反应体系中有气体1.31mol，反应1 min后，测得气体为1.37mol，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）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，故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；
（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。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999.6KJ，因此该反应的热化学方程式是 2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) H=-999.6kJ/mol
【题目】将H2S转化为可再利用的资源是能源研究领域的重要课题。
（1）H2S的转化
Ⅰ | 克劳斯法 |
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Ⅱ | 铁盐氧化法 |
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Ⅲ | 光分解法 |
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① 反应Ⅰ的化学方程式是________。
② 反应Ⅱ：____+ 1 H2S ==____Fe2+ + ____S↓ + ____（将反应补充完整）。
③ 反应Ⅲ体现了H2S的稳定性弱于H2O。结合原子结构解释二者稳定性差异的原因：_______。
（2）反应Ⅲ硫的产率低，反应Ⅱ的原子利用率低。我国科研人员设想将两个反应耦合，实现由H2S高效产生S和H2，电子转移过程如图。
过程甲、乙中，氧化剂分别是______。
（3）按照设计，科研人员研究如下。
① 首先研究过程乙是否可行，装置如图。经检验，n极区产生了Fe3+，p极产生了H2。n极区产生Fe3+的可能原因：
ⅰ．Fe2+ - e- = Fe3+
ⅱ．2H2O -4e-=O2 +4H+，_______（写离子方程式）。经确认，ⅰ是产生Fe3+的原因。过程乙可行。
② 光照产生Fe3+后，向n极区注入H2S溶液，有S生成，持续产生电流，p极产生H2。研究S产生的原因，设计如下实验方案：______。 经确认，S是由Fe3+氧化H2S所得，H2S不能直接放电。过程甲可行。
（4）综上，反应Ⅱ、Ⅲ能耦合，同时能高效产生H2和S，其工作原理如图。
进一步研究发现，除了Fe3+/Fe2+ 外，I3-/I- 也能实现如图所示循环过程。结合化学用语，说明I3-/I- 能够使S源源不断产生的原因：________。
【题目】以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：
物质 | V2O5 | V2O4 | K2SO4 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 |
质量分数/% | 2.2~2.9 | 2.8~3.1 | 22~28 | 60~65 | 1~2 | ＜1 |
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
回答下列问题：
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为___________，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是__________________。
（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。
（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124
R4V4O12+4OH（以ROH为强碱性阴离子交换树脂）。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_____性（填“酸”“碱”“中”）。
（5）“流出液”中阳离子最多的是________。
（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。
