Question

13．硫及其化合物对人类生活有重要影响．回答下列问题：
（1）H₂S可用于生产重要有机溶剂二甲基亚砜[（CH₃）₂SO]，反应的方程式为：
①2CH₃OH+H₂S（g）$\frac{\underline{\;r-Al_{2}O_{3}\;}}{400℃}$（CH₃）₂S（g）+2H₂O（g）△H₁
②（CH₃）₂S（g）+NO₂（g）═（CH₃）₂SO（g）+NO（g）△H₂
③2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H₃
则由H₂S生成l mol二甲基亚砜的△H=△H₁+△H₂+$\frac{1}{2}$△H₃（用△H₁、△H₂、△₃示）；
上述反应中可循环利用的物质为NO₂．
（2）高温热分解法可制取单质硫．已知：2H₂S（g）?2H₂（g）+S₂（g）．在容积为2L的密闭容器中充入10mol H₂S，H₂S分解转化率随温度变化的曲线如图1所示．图中a为H₂S的平衡转化率与温度关系曲线，b为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．则985℃时H₂S按上述反应分解的平衡常数K=0.44；随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因是温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短．
上述反应中，正反应速率为v_正=k_正x²（H₂S），逆反应速率为v_逆=k_逆x²（H₂）x（S₂），其中k_正、k_逆为速率常数，则k_逆=$\frac{k{\;}_{正}}{k}$（以K和k_正表示）．
（3）用图2装置可实现H₂S的绿色转化．
①反应池中反应的离子方程式是H₂S+2Fe³⁺=2Fe²⁺+S↓+2H⁺．
②反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为2Fe²⁺+2H⁺$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Fe³⁺+H₂↑．
（4）将标况下3.36L H₂S气体缓慢通入100mL 3.0mol•^-1NaOH溶液中充分反应得到溶液M，将溶液M滴入ZnSO₄和CuSO₄的混合溶液N中，当ZnS开始沉淀时，溶液N中c（Cu²⁺）/c（Zn²⁺_）=6.5×10^-15．（已知：Ksp（ZnS）=2.0×10^-22，Ksp（CuS）=1.3×10^-36．）

Answer 1

分析 （1）利用盖斯定律，将①×2+②×2+③可得反应2H₂S（g）+4CH₃OH（l）+O₂（g）=2（CH₃）₂SO（l）+2H₂O（g）；根据题中的三个反应可知，二氧化氮氧化（CH₃）₂S，得到一氧化氮，一氧化氮又被氧化成二氧化氮，据此判断；
（2）根据题意，H₂S起始浓度为5mol•L^-1，985℃时H₂S的转化率为40%，利用三段式可计算出平衡时各物质的浓度，进而确定平衡常数；根据温度对速率的影响分析；当反应处于平衡状态时v_正=v_逆，结合平衡常数进行计算；
（3）根据装置图可知，①反应池中用铁离子将硫化氢氧化成硫，铁离子被还原成亚铁离子；
②反应后的溶液为氯化亚铁溶液，电解氯化亚铁时，阳极上亚铁离子被氧化成铁郭，阴极上水中的氢离子被还原成氢气，据此书写电解方程式；
（4）根据c（Cu²⁺）/c（Zn²⁺）=$\frac{c（C{u}^{2+}）c（S{\;}^{2-}）}{c（Z{n}^{2+}）c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（CuS）}{Ksp（ZnS）}$计算；

解答 解：（1）利用盖斯定律，将①×2+②×2+③可得反应2H₂S（g）+4CH₃OH（l）+O₂（g）=2（CH₃）₂SO（l）+2H₂O（g），所以生成l mol二甲基亚砜的△H=△H₁+△H₂+$\frac{1}{2}$△H₃，根据题中的三个反应可知，二氧化氮氧化（CH₃）₂S，得到一氧化氮，一氧化氮又被氧化成二氧化氮，所以循环的物质是NO₂，
故答案为：△H₁+△H₂+$\frac{1}{2}$△H₃；NO₂；
（2）H₂S起始浓度为5mol•L^-1，985℃时H₂S的转化率为40%，则
                         2H₂S（g）?2H₂（g）+S₂（g），
开始（mol•L^-1） 5                     0           0
转化（mol•L^-1） 0.4×5              2            1
平衡（mol•L^-1）  3                    2            1
K=$\frac{1×{2}^{2}}{{3}^{2}}$=0.44；随着温度升高，反应速率逐渐加快，达到平衡所需时间缩短，所以曲线b向曲线a逼近；
当反应处于平衡状态时v_正=v_逆，根据v_正=k_正x²（H₂S），v_逆=k_逆x²（H₂）x（S₂），可得k_正x²（H₂S）=k_逆x²（H₂）x（S₂），所以k_正=k•k_逆，k_逆=$\frac{k{\;}_{正}}{k}$，
故答案为：0.44；温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短；$\frac{k{\;}_{正}}{k}$；
（3）根据装置图可知，①反应池中用铁离子将硫化氢氧化成硫，铁离子被还原成亚铁离子，反应的离子方程式为H₂S+2Fe³⁺=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，
故答案为：H₂S+2Fe³⁺=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；
②反应后的溶液为氯化亚铁溶液，电解氯化亚铁时，阳极上亚铁离子被氧化成铁郭，阴极上水中的氢离子被还原成氢气，所以电解的离子方程式为2Fe²⁺+2H⁺$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Fe³⁺+H₂↑，
故答案为：2Fe²⁺+2H⁺$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Fe³⁺+H₂↑；
（4）根据题意，c（Cu²⁺）/c（Zn²⁺）=$\frac{c（C{u}^{2+}）c（S{\;}^{2-}）}{c（Z{n}^{2+}）c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（CuS）}{Ksp（ZnS）}$=$\frac{1.3×10{\;}^{-36}}{2.0×10{\;}^{-22}}$=6.5×10^-15，
故答案为：6.5×10^-15．

点评 本题主要考查了盖斯定律的应用、平衡状态的判断、沉淀溶解的平衡计算以及电化学知识，难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．