Question

【題目】研究大氣中含硫化合物（主要是SO2和H2S）的轉化對環境保護具有重要意義．
（1）SO2的大量排放會引起嚴重的環境問題是 ， 潮濕條件下，寫出大氣中SO2轉化為HSO3﹣的方程式 ．
（2）土壤中的微生物可將大氣中H2S經兩步反應氧化成SO42﹣ ， 兩步反應的能量變化示意圖1如下：
1mol H2S（g）全部氧化成SO42﹣（aq）的熱化學方程式為
（3）SO2是工業制硫酸的原料氣體之一，一定溫度下，向容積為2L的密閉容器中充入一定量的SO2和O2 ， 發生反應：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），過程中測定的部分數據見表：

時間/min	n（SO2）/mol	n（O2）/mol
0	0.10	0.050
4	0.050	0.025
5	0.040
8		0.020

①反應在0～4min內的平均速率為v（SO2）=；
②此溫度下該反應的化學平衡常數K= ，
③8min時，維持溫度不變，往反應容器中再通入0.020mol SO2（g），0.010mol O2（g），重新達到平衡時混合氣體中SO2的百分含量將（填“減小”，“增大”或“不變”）．（4）將H2S 和空氣的混合氣體通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反應回收S，其物質轉化如圖2所示：
①在溫度一定和不補加溶液的條件下，緩慢通入混合氣體，并充分攪拌．欲使生成的硫單質中不含CuS，可采取的措施有 ．
②一般來說，如果一個反應的平衡常數大于105 ， 通常認為反應進行得較完全；相反，如果一個反應的平衡常數小于10﹣5 ， 則認為這個反應很難進行．已知常溫下各物質的溶度積及電離平衡常數：
CuS：Ksp=6.3×10﹣36；H2S：K a1=1.3×10﹣7 ， K a2=7.1×10﹣15 ，
通過計算說明反應CuS（s）+2H+ （aq）=Cu2+（aq）+H2S（aq）進行的程度 ．

Answer 1

【答案】
（1）酸雨；SO2+H2O?H2SO3；H2SO3?H++HSO3﹣
（2）H2S（g）+2O2（g）=SO42﹣（aq）+2H+（aq）△H=﹣806.39kJ?mol﹣1
（3）6.25×10﹣3mol/（L?min）；225（mol/L）；減小；通入足量的空氣；反應很難進行
【解析】解：（1）SO2的大量排放會引起嚴重的環境問題是形成酸雨，二氧化硫為酸性氧化物與水生成亞硫酸，亞硫酸為弱電解質，部分電離產生氫離子與亞硫酸氫根離子，離子方程式：SO2+H2OH2SO3；H2SO3H++HSO3﹣ ，
所以答案是：酸雨；SO2+H2OH2SO3；H2SO3H++HSO3﹣；（2）由圖可知，第一步熱化學反應為：H2S（g）+0.5O2（g）=S（s）+H2O（g）△H=﹣221.19 kJmol﹣1；
第二步反應為：S（s）+1.5O2（g）+H2O（g）=2H+（aq）+SO42﹣（aq））△H=﹣585.20 kJmol﹣1；
依據蓋斯定律，第一步與第二步方程式相加得：H2S（g）+2O2（g）=SO42﹣（aq）+2H+（aq）△H=﹣806.39 kJmol﹣1；
所以答案是：H2S（g）+2O2（g）=SO42﹣（aq）+2H+（aq）△H=﹣806.39 kJmol﹣1 ；（3）①0﹣4min二氧化硫物質的量變化為0.10mol﹣0.050mol=0.050mol，反應速率v= =6.25×10﹣3mol/（Lmin），所以答案是：6.25×10﹣3mol/（Lmin）；
②結合圖表數據，5min時n（O2）= =0.03mol，剩余氧氣物質的量=0.05mol﹣0.03mol=0.02mol，6min時氧氣物質的量為0.02mol，說明5分鐘反應達到平衡狀態，結合化學平衡三行計算列式計算平衡濃度，5min時，

	2SO2（g）+	O2（g）		2SO3（g）
起始量（mol）	0.1	0.05		0
變化量（mol）	0.06	0.03		0.06
平衡量（mol）	0.04	0.02		0.06

平衡常數= = =225（mol/L）
所以答案是：225（mol/L）；
③8min時，維持溫度不變，往反應容器中再通入0.020mol SO2（g），0.010mol O2（g），Qc= = =66.67＜K，反應正向進行，平衡移動程度小重新達到平衡時混合氣體中SO2的百分含量將減小，所以答案是：減小；（4）①使生成的硫單質中不含CuS，則硫離子不能有剩余，硫離子完全被氧化為硫單質，所以氧氣必須過量，采取的措施是：增大混合氣體中空氣的比例，通入足量的空氣，
所以答案是：通入足量的空氣；②反應CuS（s）+2H+ （aq）=Cu2+（aq）+H2S（aq），反應的平衡常數K= = = = =6.83×10﹣15＜10﹣5 ， 反應很難進行，
所以答案是：反應很難進行；