Question

【題目】合理處理燃氣中的H2S，不僅可減少對大氣的污染，還可進行資源化利用。回答下列問題：

（1）H2S和S的燃燒熱如表所示，

物質	燃燒熱/△H（kJmol-1）
H2S	-a
S	-b

請寫出常溫下H2S與SO2反應的熱化學方程式______。

（2）可以把H2S設計為一種燃料電池，原理如圖a所示：其中，Fe2+在電池工作中的作用是______；請寫出 I室發生的離子方程式______。

（3）為探究H2S的直接熱解2H2S（g）=2H2（g ）+S2（g）。在一體積為2L的密閉容器中充入2 mol H2S與1 molAr （起到稀釋作用），進行實驗。

①某同學測出不同溫度下H2S的物質的量與反應時間的圖象，圖b是截取該圖象的中間某部分。請計算T2溫度下，0-l0s內，H2S的反應速率v=______moL-1s-1；

②圖b中，T1、T2、T3三個溫度，最高的是______；比較A點與B點的逆反應速率的大小，vA（逆）______vB（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）；

③圖c是表示反應2H2S（g）=2H2（g）+S2（g）平衡時，裝置內各組分氣體物質的量分數=與溫度的關系（其中Ar氣體變化曲線未畫出）。請計算：C點的平衡常數K=______；D點平衡時，H2S的轉化率=______。

Answer 1

【答案】2H2S（g）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l）△H=（-2a+3b）kJ/mol 催化劑 2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S↓ 0.04 T3 ＞ 0.25 66.7%

【解析】

⑴H2S的燃燒熱化學方程式：H2S(g) +O2(g)=SO2(g)+H2O(l) △H= －a kJ·mol-1，S的燃燒熱化學方程式：S(s) +O2(g) =SO2(g) △H=－bkJ·mol-1，根據熱化學方程式推導所求反應，再根據蓋斯定律求△H。

⑵Fe2+在電池中呈現循環，根據催化劑特點判斷，I室Fe3+將H2S氧化為S，據此書寫方程式。

⑶①反應速率為單位時間內濃度的變化量，根據圖象剩余1.2mol H2S，結合起始量即可計算H2S的反應速率；②根據吸熱反應，溫度越高，轉化率越高；結合溫度對反應速率的影響，溫度越高，反應速率越高；③已知H2S起始量，可設其變化量為xmol，列出三段式，在根據不同條件下不同物質物質的量的關系解答x，最后求解C點的平衡常數K，H2S的轉化率。

⑴H2S的燃燒熱化學方程式：H2S(g) +O2(g)=SO2(g)+H2O(l) △H=－a kJ·mol-1，S的燃燒熱化學方程式：S(s) +O2(g) =SO2(g) △H=－bkJ·mol-1，根據蓋斯定律，H2S與SO2反應的熱化學方程式為：2H2S(g) +SO2(g) =3S(s) +2H2O(l)△H=(－2a+3b) kJ·mol-1，故答案為：2H2S(g) +SO2(g) =3S(s) +2H2O(l)△H=(－2a+3b) kJ·mol-1。

⑵Fe2+在電池工作中過程中循環利用，性質質量沒有改變，所以Fe2+為催化劑，I室發生的反應為Fe3+氧化H2S，離子方程式為：2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S↓，故答案為：2Fe3++H2S= 2Fe2++2H++S↓。

⑶①起始時充入2molH2S，根據圖象可知10s時剩余1.2molH2S，則，故答案為：0.04。

②根據分解反應一般為吸熱反應，溫度越高，轉化率越高，則T3溫度最高，A點與B點所對應的各物質濃度均相同，但A點對應的T3最高，反應速率相對較高，所以vA(逆)＞vB(逆)，故答案為：T3；＞。

③由于起始時2 molH2S，設H2S變化量為xmol，列三段式：

C點時：平衡時H2S與H2的物質的量分數相同，則平衡時H2S與H2的物質的量相同，則2-2x=2x，x=0.5，則平衡時c(H2S) = 0.5molL-1，c(H2)=0.5 molL-1，c(S2)=0.25 molL-1，平衡常數；D點時：平衡時S2與H2S的物質的量分數相同，則平衡時S2與H2S的物質的量相同，則2-2x=x，解得x= ，H2S的轉化率；故答案為：0.25；66.7%。