Question

【题目】硫的化合物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。

（1）一定温度下，将NH4HS固体放入定容真空容器中，可部分分解为硫化氢和氨气：NH4HS(s)H2S(g)+NH3(g)

①可以判断上述分解反应已经达到化学平衡的是_____________(选填字母)

A． B．密闭容器中总压强不变

C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变

②当上述反应达平衡时：p(NH3)×p(H2S)=a(Pa2)，则平衡时容器中的总压为_______________Pa(用含a的代数式表示)；(p(NH3)、p(H2S)分别代表NH3、H2S的压强，Pa为压强的单位)

③实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度(℃)	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡气体总浓度(×10－3mol/L)	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

④NH4HS分解反应的焓变△H_________0(填“>”、“=”或“<”)

下图是上述反应过程中生成物浓度随时间变化的示意图。若t2时增大氨气的浓度且在t3时反应再次达到平衡，请在图上画出t2时刻后硫化氢、氨气的浓度随时间的变化曲线.(要有必要标注)____________

（2）一定温度下，反应2SO2+O22SO3，达到平衡时，n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:3:4。缩小体积，反应再次达到平衡时，n(O2)=0.8mol，n(SO3)=1.4mol，此时SO2的物质的量应是____________。

（3）25℃，吸收液Na2SO3溶液在吸收SO2的过程中，pH随n(SO3- ):n(HSO3﹣)变化关系如下表:

n(SO32﹣):n(HSO3﹣)	91：9	1：1	1：91
pH	８.２	7.2	6.2

①当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是:______(选填字母)

A．c(Na＋)=2c(SO32- )＋c(HSO3－)

B．c(Na＋)> c(HSO3－)> c(SO32- )>c(H＋)=c(OH－)

C．c(Na＋)+c(H＋)= c(SO32- )+ c(HSO3－)+c(OH－)

②当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。再生示意图如下，请写出HSO3- 在阳极放电的电极反应式是___________________。

（4）已知：CH４(g)+2O2(g) = CO2 (g) +２H2O (l) △H= - Q1 kJ/mol

2H2（g）+O2（g） = ２H2 O （g） △ H= - Q2 kJ/mol

2H2（g）+O2（g） =２H2 O （l） △ H= - Q3 kJ/mol,

常温下，取体积比4:1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标况)，经完全燃烧恢复常温，放出的热为_______________________。

Answer 1

【答案】 BC > 0.4mol AB HSO3- -2e- +H2O = SO42- +3H+ 0.4 Q1 + 0.05Q3

【解析】(1)①A．因未指明速率的方向，无法确定正逆反应速率的关系，故A错误；B．该反应是气体体积增大的反应，故当容器内压强不变时，已达到平衡，故B正确；C．由于反应物是固体，没有达到平衡状态，气体质量会变化，容器体积不变，密度也会发生变化，所以密度不变，说明达到了平衡状态，故C正确；D．因反应物(NH2COONH4)是固体物质，所以密闭容器中NH3的体积分数始终不变，故D错误；故答案为：BC；

②NH4HS=NH3+H2S，由NH4HS分解的反应方程式可知：NH3与H2S的分压相同，故p硫化氢=p氨气=Pa，所以，平衡后的总压为p硫化氢+p氨气=2Pa，故答案为：2；

③从表中数据可以看出，随着温度升高，气体的总浓度增大，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，△H＞0，故答案为：＞；

④t2时增大氨气的浓度，达到新平衡时，氨的浓度比原平衡的浓度要高，并且产生的氨气和硫化氢的量是相等的，所以NH3与H2S浓度的降低比例是相同的，即图象中的斜率相同，即，故答案为：

(2)反应平衡后SO2、O2、SO3的物质的量之比是2：3：4，保持其它条件不变，缩小体积达到新的平衡时，O2 、SO3的物质的量分别为0.8mol和1.4mol，产生SO3、O2的物质的量之比是1.4：0.8=1.75：1＞4：3，说明缩小体积平衡向正反应方向移动，改变体积达到新的平衡时，SO3、O2的物质的量分别为1.4mol和0.8mol，说明缩小体积平衡向正反应方向移动，设改变体积后生成的SO3的物质的量为xmol，则：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

xmol 0.5xmol xmol

故(1.4mol-xmol)：(0.8mol+0.5xmol)=4：3，解得x=0.2，故原平衡时SO3的物质的量=1.4mol-0.2mol=1.2mol，则原平衡时SO2的物质的量=1.2mol×=0.6mol，故到达新平衡SO2的物质的量=0.6mol-0.2mol=0.4mol，故答案为：0.4 mol；

(3)①当溶液呈中性时，溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，亚硫酸根离子浓度小于亚硫酸氢根离子浓度。A、溶液呈电中性，溶液中阴阳离子所带电荷相等，溶液呈中性时，溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，所以c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，故A正确；B、溶液呈中性时，溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，亚硫酸氢根离子浓度大于亚硫酸根离子浓度，溶液中阴阳离子所带电荷相等，所以得c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H-)=c(OH-)，故B正确；C、溶液呈电中性，溶液中阴阳离子所带电荷相等，得c(Na+)+c(H-)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，故C错误；故选AB；

②当吸收液的pH降至约为6时，吸收液中阴离子主要是亚硫酸氢根离子，亚硫酸氢根离子在阳极上失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为：HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+，故答案为：HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+；

(4)甲烷和氢气的混合气体11.2L(已折合成标准状况)，所以甲烷和氢气的混合气体的总的物质的量为=0.5mol，甲烷和氢气的体积比为4：1，所以甲烷的物质的量为0.5mol×=0.4mol，氢气的物质的量为0.5mol-0.4mol=0.1mol。由CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l) △H=-Q1kJ/mol可知，0.4mol甲烷燃烧放出的热量为0.4mol×Q1kJ/mol=0.4Q1kJ；由2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-Q3kJ/mol可知，0.1mol氢气燃烧生成液态水放出的热量为0.1mol××Q3kJ/mol=0.05Q3kJ，所以放出的热量为0.4Q1+0.05Q3，故答案为：0.4Q1+0.05Q3。