题目内容
10．硫元素有多种化合价，可形成多种化合物． H2S和SO2在工农业生产中具有重要应用．（1）H2S气体溶于水形成的氢硫酸是一种二元弱酸，25℃时，在0.10mol/L H2S溶液中，通人HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c（S2-）关系如图a所示（忽略溶液体积的变化、H2S的挥发）．
①pH=13时，溶液中的c（H2S）+c（HS-）=0.043mol/L；
②某溶液含0.010mol/LFe2+、未知浓度的Mn2+和0.10mol/L H2S，当溶液pH=2时，Fe2+开始沉淀；当Mn2+开始沉淀时，溶液中$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$=2×106．
已知：Ksp（FeS）=1.4×10-19，Ksp（MnS）=2.8×10-13．
（2）利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤．已知：SO2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）?SO3（g）△H=-99kJ/mol．某温度下该反应的平衡常数K=$\frac{10}{3}$．反应过程的能量变化如图b所示．
①图b中△H=-198kJ/mol；该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图b中A点降低，理由是因为催化剂改变了反应历程，使活化能E降低．
②该温度下，向100L的恒容密闭容器中，充入3.0mol SO2（g）、16.0mol O2（g）和3.0mol SO3（g），则反应开始时v（正）＞ v（逆）（填“＜”、“＞”或“=”）．
③L（L1、L2）、X可分别代表压强或温度．图c表示L一定时，SO2（g）的平衡转化率随X的变化关系．则X代表的物理量是温度．L1、L2的大小关系为L1＞L2，理由是2SO2+O2 $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2SO3反应的△H=-198kJ/mol，是放热反应．当压强一定时，温度升高，平衡左移，SO2平衡转化率减小．
（3）我国的科技人员为了消除SO2的污染，利用原电池原理，变废为宝，设计由SO2和O2来制备硫酸，设计装置如图d所示，电极A、B为多孔的材料．
①A极为正极（填“正极”或“负极”）．
②B极的电极反应式是SO2+2H2O-2e-═SO42-+4H+．
分析 （1）①pH=13时，c（S2-）=5.7×10-2mol/L，在0.10mol•L-1H2S溶液中根据硫守恒c（H2S）+c（HS-）+c（S2-）=0.10mol•L-1；
②当Qc=Ksp（MnS）时开始沉淀，由此求出硫离子的浓度，结合图象得出此时的pH；根据MnS和FeS的Ksp计算；
（2）①图象分析反应焓变是2mol二氧化硫完全反应法的热量．E为活化能，活化能的大小与反应热无关；加入催化剂能降低反应的活化能；
②计算此时反应的浓度商Q，和平衡常数比较判断反应进行的方向；
③该反应为气体体积减小的反应，如果增大压强，转化率大，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，二氧化硫转化率减小，据此判断；
（3）①该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极；
②B极上的电极反应二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子．
解答 解：（1）①根据溶液pH与c（S2-）关系图pH=13时，c（S2-）=5.7×10-2mol/L，在0.10mol•L-1H2S溶液中根据硫守恒c（H2S）+c（HS-）+c（S2-）=0.10mol•L-1，所以c（H2S）+c（HS-）=0.1-5.7×10-2=0.043mol/L，
故答案为：0.043；
②当Qc=Ksp（FeS）时开始沉淀，所以c（S2-）=$\frac{Ksp（FeS）}{c（F{e}^{2+}）}$=$\frac{1.4×1{0}^{-19}}{0.01}$mol/L=1.4×10-17mol/L，结合图象得出此时的pH=2，所以pH=2时亚铁离子开始沉淀；
溶液中$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（MnS）}{Ksp（FeS）}$=$\frac{2.8×1{0}^{-13}}{1.4×1{0}^{-19}}$mol/L=2×106；
故答案为：2；2×106；
（2）SO2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）?SO3（g）△H=-99kJ/mol，
①图象分析可知2molSO2和氧气全部反应，反应焓变△H=-99kJ/mol×2mol=-198KJ，E为活化能，反应热可表示为A、C活化能的大小之差，活化能的大小与反应热无关；加入催化剂改变了反应的途径，降低反应所需的活化能，所以E的变化是减小；
故答案为：-198；因为催化剂改变了反应的历程使活化能E降低；
②该温度下，向100L的恒容密闭容器中，充入3.0mol SO2（g）、16.0mol O2（g）和3.0mol SO3（g），浓度商Qc=$\frac{\frac{3.0mol}{100L}}{\frac{3.0mol}{100L}×（\frac{16.0mol}{100}）^{\frac{1}{2}}}$=2.5＜K=$\frac{10}{3}$，
则反应开始时（正）＞v（逆）
故答案为：＞；
③由图可知，X越大，转化率越低，该反应正反应为气体体积减小的反应，如果增大压强，二氧化碳的转化率大，所以X表示温度，温度升高，转化率下降，平衡逆向移动，增大压强，转化率大，所以L1＞L2，
故答案为：温度；L1＞L2；2SO2+O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2SO3反应的△H=-198 kJ/mol，是放热反应．当压强一定时，温度升高，平衡左移，SO2平衡转化率减小；
（3）①该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，
故答案为：正极；
②分析可知B极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，
故答案为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；
点评 本题考查化学平衡常数及平衡状态的判断、燃料电池、氧化还原反应及滴定的相关知识，涉及的题量较大，题目难度中等．
金牌教辅培优优选卷期末冲刺100分系列答案| A． | 阿司匹林是熟知的解热镇痛的药物，化学名为水杨酸 | |
| B． | 长期的大量使用阿司匹林会出现水杨酸中毒．应停药，并注射Na2CO3溶液 | |
| C． | 青霉素是重要的抗生素，它是一类弱碱性物质 | |
| D． | 毒品是指非医疗目的而反复使用产生依赖性的药品 |
| A． | Cl2+NaBr | B． | Br2+KI | C． | Br2+KCl | D． | Cl2+KI |
| A． | 该温度下，反应的平衡常数是$\frac{1}{64}$ | |
| B． | 0～2min内，HI的平均反应速率为0.1mol•L-1•min-1 | |
| C． | 在恒容条件下，向该体系中充入HI气体，平衡不移动，反应速率不变 | |
| D． | 升高温度，平衡向正反应方向移动，只有正反应速率加快 |
| A． | 防止电池中汞、镉、铬、铅等重金属元素对土壤和水源的污染 | |
| B． | 回收其中的石墨电极 | |
| C． | 不使电池渗泄的电解液腐蚀其他物品 | |
| D． | 回收其中的各种金属及塑料包装等 |
①C4H10（g）+$\frac{13}{2}$O2（g）═4CO2（g）+5H2O（l）△H=-2 878kJ•mol-1
②C4H10（g）+$\frac{13}{2}$O2（g）═4CO2（g）+5H2O（g）△H=-2 658kJ•mol-1
③C4H10（g）+$\frac{9}{2}$O2（g）═4CO（g）+5H2O（l）△H=-1 746kJ•mol-1
④C4H10（g）+$\frac{9}{2}$O2（g）═4CO（g）+5H2O（g）△H=-1 526kJ•mol-1
由此判断，正丁烷的燃烧热是 （ ）
| A． | △H=-2 878 kJ•mol-1 | B． | △H=-2 658 kJ•mol-1 | ||
| C． | △H=-1 746 kJ•mol-1 | D． | △H=-1 526 kJ•mol-1 |