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1.3lmol,反应1 min后,测得气体为l.37mol,则tmin 内H2的生成速率为___________。
(2)某温度时,H2S的转化率达到最大值的依据是_____________(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
c.
不发生变化 d.单位时间里分解的H2S和生成的H2一样多
(3)实验结果如下图。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”)。曲线b随温度的升高,向曲线a通近的原因是_________。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________。
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(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29.4 kJ的热量,该反应的热化学方程式是__________________。
【答案】 0.04/t mol/(L·min) a、c 吸热 随着温度升高,反应速率加快,达到平衡所需要的时间变短 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)+999.6kJ
【解析】(1)根据方程式可知每生成2mol氢气,气体减少1L。温度时,测得反应体系中有气体1.3lmol,反应1 min后,测得气体为l.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)某温度时,H2S的转化率达到最大值,说明达到平衡状态,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,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;c.
表示平衡常数,因此能说明达到平衡状态,c正确;d.单位时间里分解的H2S和生成的H2一样多均表示正逆反应速率,不能说明达到平衡状态,d错误,答案选ac;(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。由于随着温度升高,反应速率加快,达到平衡所需要的时间变短,所以曲线b随温度的升高,向曲线a靠近。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
,因此该反应的热化学方程式是 2H2S(g)+3O2(g)→2SO2(g)+2H2O(g)+999.6kJ。