Question

6．硫及其化合物在药物、造纸、炸药及石油加工等方面具有广泛应用．回答下列问题：
（1）SO₂可用于海水提溴．在SO₂吸收溴蒸气的反应中，氧化产物为H₂SO₄（填化学式）．
（2）SO₂水溶液可用于浸取低品位的软锰矿，发生的反应为MnO₂+H₂SO₃=MnSO₄+H₂O．浸取过程中反应器内c（Mn²⁺）、c（SO₄^2-）随时间的变化如图1所示．导致反应速率不断加快，且$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（M{n}^{2+}）}$不断增大的原因是生成的Mn²⁺对反应2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄，起到催化剂的作用加快反应速率．
（3）FeS可用于除去矿山废水中Hg²⁺等重金属离子，已知：K_sp（FeS）=6.0×10^-18，K_sp（HgS）=4.0×10^-53，则反应：Hg²⁺（ap）+FeS（s）?Fe²⁺（ap）+HgS（s）的平衡常数K=1.5×10³⁵ ．
（4）900℃时，用克劳斯法回收H2S中的硫，反应的热化学方程式如下：
2H₂S（g）+3O₂（g）=2SO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1040.2kJ•mol^-1
4H₂S（g）+2SO₂（g）?3S₂（g）+2H₂O（g）△H=+89.8kJ•mol^-1
则2H₂S（g）+O₂（g）=S₂（g）+2H₂O（g）△H=316.8kJ•mol^-1．
（5）利用硫化氢在高温下分解可以制取S₂和清洁燃料氢气，现测得某温度下，在10L恒容器闭容器中H₂S分解过程各物质的物质的量随时间的变化如图2所示．
①表示H2的曲线是A（填字母），H₂S分解制H₂和S₂反应的化学方程式为2H₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂．
②0～40s内，v（H₂S）=0.002mol/L•s．
③该温度下，H₂S的平衡转化率为80%，硫化氢分解反应的平衡常数K=0.64．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫具有还原性，通入溴水中发生氧化还原反应，二氧化硫被氧化为硫酸；
（2）在Mn²⁺催化作用下，易把亚硫酸氧化成硫酸，而使硫酸根浓度增大；
（3）Hg²⁺（ap）+FeS（s）?Fe²⁺（ap）+HgS（s），反应的平衡常数K=$\frac{c（F{e}^{2+}）}{c（H{g}^{2+}）}$=$\frac{c（F{e}^{2+}）}{c（H{g}^{2+}）}$×$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（FeS）}{Ksp（HgS）}$计算得到；
（4）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（5）在10L恒容器闭容器中H₂S分解生成氢气和S₂，图象分析可知C为H₂S，AB为生成物，40s（1mol-0.2mol）=0.8molH₂S分解生成A0.8mol，生成B为0.4mol，反应比为2：2：1，反应的化学方程式为：2H₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂，
①分析可知A为生成氢气的变化曲线；
②反应速率v=$\frac{△c}{△t}$；
③依据化学反应三行计算列式计算，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$．

解答 解：（1）SO₂可用于海水提溴．在SO₂吸收溴蒸气的反应中，发生氧化还原反应为：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，二氧化硫中硫元素化合价+价变化为+6价，二氧化硫做还原性被已化为硫酸，氧化产物为H₂SO₄，故答案为：H₂SO₄；
（2）SO₂水溶液可用于浸取低品位的软锰矿，发生的反应为MnO₂+H₂SO₃=MnSO₄+H₂O．浸取过程中反应器内c（Mn²⁺）、c（SO₄^2-）随时间的变化图象分析可知．难度增大，导致反应速率不断加快，$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（M{n}^{2+}）}$比值增大，是因为生成的Mn²⁺对反应2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄，起到催化剂的作用加快反应速率，在Mn²⁺催化作用下，易把亚硫酸氧化成硫酸，而使硫酸根浓度增大，
故答案为：生成的Mn²⁺对反应2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄，起到催化剂的作用加快反应速率；
（3）Hg²⁺（ap）+FeS（s）?Fe²⁺（ap）+HgS（s），反应的平衡常数K=$\frac{c（F{e}^{2+}）}{c（H{g}^{2+}）}$=$\frac{c（F{e}^{2+}）}{c（H{g}^{2+}）}$×$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（FeS）}{Ksp（HgS）}$=$\frac{6.0×1{0}^{-18}}{4.0×1{0}^{-53}}$=1.5×10³⁵，
故答案为：1.5×10³⁵ ；
（4）①2H₂S（g）+3O₂（g）=2SO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1040.2kJ•mol^-1
②4H₂S（g）+2SO₂（g）?3S₂（g）+4H₂O（g）△H=+89.8kJ•mol^-1
依据盖斯定律计算（①+②）×$\frac{1}{3}$得到热化学方程式：2H₂S（g）+O₂（g）=S₂（g）+2H₂O（g）△H=-316.8KJ/mol，
故答案为：316.8；
（5）在10L恒容器闭容器中H₂S分解生成氢气和S₂，图象分析可知C为H₂S，AB为生成物，40s（1mol-0.2mol）=0.8molH₂S分解生成A0.8mol，生成B为0.4mol，反应比为2：2：1，反应的化学方程式为：2H₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂，
①分析可知A为生成氢气的变化曲线，H₂S分解制H₂和S₂反应的化学方程式为：2H₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂，
故答案为：A；2H₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂；
②0～40s内，v（H₂S）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1.0mol-0.2mol}{10L}}{40s}$=0.002mol/（L•s），
故答案为：0.002mol/（L•s）；
③依据化学反应三行计算列式计算，
               2H₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂，
起始量（mol/L）  0.1      0   0
变化量（mol/L） 0.08    0.08   0.04
平衡量（mol/L） 0.02    0.08   0.04
H₂S转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.08mol/L}{0.1mol/L}$=80%，
平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$=$\frac{0.04×0.0{8}^{2}}{0.0{2}^{2}}$=0.64，
故答案为：80%；0.64．

点评 本题考查了氧化还原反应，热化学方程式和盖斯定律的计算应用，化学反应速率、平衡常数和转化率的概念计算等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．