Question

【题目】研究大气中含硫化合物(主要是SO2和H2S)的转化对环境保护具有重要意义。

(1)SO2的大量排放会引起严重的环境问题是 ，潮湿条件下，写出大气中SO2转化为HSO3-的方程式

(2)土壤中的微生物可将大气中H2S经两步反应氧化成SO42-，两步反应的能量变化示意图如下：

1mol H2S(g)全部氧化成SO42-(aq)的热化学方程式为

(3)SO2时工业制硫酸的原料之一，一定温度下，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的SO2和O2，发生反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),过程中测定的部分数据见下表：

时间/min	n(SO2)/mol	n(O2)/mol
0	0.10	0.050
4	0.050	0.025
5	0.040
8		0.020

①反应在0-4min内的平均速率为v(SO2)= ；

②此温度下该反应的化学平衡常数K= 。

③8min时，维持温度不变，往反应容器中再通入0.020molSO2(g)，0.010molO2(g),重新达到平衡时混合气体中SO2的百分含量将 (填“减小”、“增大”或“不变”。)

(4)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化入右图所示：

①在温度一定和不补加溶液的条件下，缓慢通入混合气体，并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含CuS，可采取的措施有 。

②一般来说，如果一个反应的平衡常数大于105，通常认为反应进行得较安全；相反，如果一个反应的平衡常数夏普与10-5，则认为这个反应很难进行。

已知常温下各物质的溶度积及电离平衡常数：

CuS：Ksp=6.3×10－36；H2S：Ka1=1.3×10－7，Ka2=7.1×10－15，

通过计算说明反应CuS(s)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋H2S(aq)进行的程度

Answer 1

【答案】

(1)酸雨;SO2+H2OHSO3-+H+;

(2)H2S(g)+2O2(g)=SO42-(aq)+2H+(aq) ΔH=-806.39KJ/mol ；

(3)①6.25×10-3mol/(L·min)；②225(mol/L)-1；③减小；

(4)通入足量的空气(或氧气)；K=Ksp(CuS)/Ka1·Ka2=6.83×10-15<10-5,反应很难进行；

【解析】

试题分析：(1)SO2的大量排放会导致酸雨，潮湿条件下，写出大气中SO2转化为HSO3-的方程式为SO2+H2OHSO3-+H+，故答案为：酸雨;SO2+H2OHSO3-+H+；

(2)由图可知，第一步热化学反应为：H2S(g)+0.5O2(g)=S(s)+H2O(g)△H=-221.19 kJmol-1；第二步反应为：S(s)+1.5O2(g)+H2O(g)=2H+(aq)+SO42-(aq))△H=-585.20 kJmol-1；依据盖斯定律，第一步与第二步方程式相加得：H2S(g)+2O2(g)=SO42-(aq)+2H+(aq)△H=-806.39 kJmol-1；故答案为：H2S(g)+2O2(g)=SO42-(aq)+2H+(aq)△H=-806.39 kJmol-1；

(3)①反应在0-4min内的平均速率为v(SO2)===6.25×10-3mol/(L·min)，故答案为：6.25×10-3mol/(L·min)；

②此温度下，5min时反应的二氧化硫的物质的量为0.06mol，则反应的氧气的物质的量为0.03mol，剩余氧气0.02mol，则5min是反应已经达到平衡状态，平衡时c(SO2)=0.02mol/L，c(O2)= 0.01mol/L，c(SO3) = 0.03mol/L，反应的化学平衡常数K==225，故答案为：225；

③8min时，维持温度不变，往反应容器中再通入0.020molSO2(g)，0.010molO2(g),相当于增大压强，平衡正向移动，重新达到平衡时混合气体中SO2的百分含量将减小，故答案为：减小；

(4)①使生成的硫单质中不含CuS，则硫离子不能有剩余，硫离子完全被氧化为硫单质，所以氧气必须过量，采取的措施是：通入足量的空气(或氧气或增大混合气体中空气的比例)，故答案为：通入足量的空气(或氧气或增大混合气体中空气的比例)；

②Ksp=c(Cu2+)c(S2-)；H2S：Ka1=；Ka2=，CS(s)+2H+Cu2++H2S，反应的K==Ksp÷Ka2÷Ka1=8.4×10-36mol2L-2÷1.2×10-7molL-1÷7×10-15molL-1=1×10-14＜10-5，所以反应难以进行；故答案为：此反应K﹦1×10-14＜10-5，所以反应难以进行。