Question

【題目】硫單質及其化合物在化工生成等領域應用廣泛。

（1）工業尾氣中的SO2一直是環境污染的主要原因之一，工業上常采用如下方法降低尾氣中的含硫量：

①方法1：燃煤中加入生石灰，將SO2轉化為CaSO3，再氧化為CaSO4

已知：a. CaO(s)+CO2(g) =CaCO3(s) ΔH=-178.3kJ·mol-1

b.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-2762.2kJ·mol-1

c.2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-2314.8kJ·mol-1

寫出CaO(s)與SO2(g)反應生成CaSO3(s)的熱化學方程式：____________________________。

②方法2：用氫氧化鈉溶液將SO2轉化為NaHSO3，再氧化為 Na2SO4。實驗測得NaHSO3溶液中= 1500，則溶液的pH為______________（已知：H2SO3的Ka1=1.5×10-2，Ka2=1.0×10-7）。

（2）煤制得的化工原料氣中含有羰基硫(0=C=S)，該物質可轉化為H2S，反應為COS(g) +H2(g)H2S (g)+CO(g) ΔH>0。

①恒溫恒容條件下，密閉容器中發生上述反應，下列事實不能說明反應達到平衡狀態的是__________(填字母)。

a.COS的濃度保持不變 b.化學平衡常數不再改變

c.混合氣體的密度不再改變 d.形成2molH-S鍵的同時形成1mol H-H鍵

②T1℃時，在恒容的密閉容器中，將一定量的CO和H2S混合加熱并達到下列平衡：H2S(g)+ CO(g) COS(g)+H2(g)，K=0.25，則該溫度下反應COS(g)+H2(g)H2S(g)+ CO(g)的平衡常數K=__________。T1℃時，向容積為10 L的恒容密閉容器中充入1mol COS(g)和1molH2(g)，達到平衡時COS的轉化率為______________________。

（3）過二硫酸(H2S2O8)是一種強氧化性酸，其結構式為

。

①在Ag+催化作用下，S2O82-能與Mn2+在水溶液中發生反應生成SO42-和MnO4-，1mol S2O82-能氧化的Mn2+的物質的量為_________mol。

②工業上可用惰性電極電解硫酸和硫酸銨混合溶液制備過二硫酸銨。則陽極的電極反應式為______________________。

Answer 1

【答案】CaO(s)+SO2(g)==CaSO3(s) ΔH=-402.0kJ·mol-1 6bc466.7%0.42SO42--2e-=S2O82-

【解析】

由蓋斯定律可得CaO(s)與SO2(g)反應生成CaSO3(s)的熱化學方程式；由Ka1×Ka2計算溶液中c(H+)；在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態；恒容條件下，容器體積不變，混合氣體質量不變，混合氣體的密度不變；逆反應化學平衡常數為正反應化學平衡常數的倒數；依據題給條件建立三段式，運用化學平衡常數計算COS得消耗量；

（1）①由蓋斯定律，a+b/2-c/2得CaO(S)＋SO2(g)＝CaSO3(S)ΔH=－402.0kJ/mol；②NaHSO3溶液中Ka1×Ka2=，由題給數據可得1.5×10-2×1.0×10-7

=1500×c2(H+),解得c(H+)=1.0×10-7mol/L，則pH為6。（2）①各物質的物質的量濃度保持不變是反應達到平衡的標志；恒溫條件下，化學平衡常數為定值；形成H-S鍵代表正反應速率，形成H-H鍵代表逆反應速率，形成2molH-S鍵的同時形成1mol H-H鍵說明正、逆反應速率相等。②逆反應化學平衡常數為正反應化學平衡常數的倒數，正反應化學平衡常數K=0.25，則逆反應的化學平衡常數K1=1/K=4；達到平衡時COS的轉化率為x，設由題給數據建立如下三段式：

COS(g) + H2(g) H2S(g) + CO(g)

c(起) 0.1mol/L 0.1mol/L 0 0

c(變) 0.1xmol/L 0.1xmol/L 0.1xmol/L 0.1xmol/L

c(平) (0.1-0.1x) mol/L (0.1-0.1x) mol/L 0.1xmol/L 0.1xmol/L

由化學平衡常數可得：=4，解得x=2/3。（3）①在Ag+催化作用下，S2O82-能與Mn2+在水溶液中發生反應生成SO42-和MnO4-，S2O82-中S元素化合價為+7價，設1mol S2O82-能氧化的Mn2+的物質的量為a，由得失電子數目守恒可得：1mol×2×（7-6）=a×（7-2）,解得a=0.4 mol；電解硫酸和硫酸銨混合溶液的電解池中，陽極是SO42-失電子發生氧化反應的過程，電極反應式為：2SO42--2e-=S2O82-。