Question

【題目】近期發現，H2S是繼NO、CO之后的第三個生命體系氣體信號分子。它具有參與調節神經信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問題：

（1）下圖是通過熱化學循環在較低溫度下由水或硫化氫分別制備氫氣的反應系統原理。

通過計算，可知系統(Ⅰ)和系統(Ⅱ)制氫的熱化學方程式分別為___________________、__________________。制得等量H2所需能量較少的是_________。

（2）H2S與CO2在高溫下發生反應：H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中，反應平衡后水的物質的量分數為0.02。

①H2S的平衡轉化率α1＝___________，反應平衡常數K＝__________。

②在620 K重復實驗，平衡后水的物質的量分數為0.03，H2S的轉化率α2_________α1，該反應的ΔH________0。(填“＞”“＜”或“＝”)

③向反應器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉化率增大的是__________(填標號)。

A．H2S B．CO2 C．COS D．N2

Answer 1

【答案】 H2O(l)＝H2(g)+ O2(g) ΔH＝286 kJ/mol H2S(g)＝H2(g)+S(s) ΔH＝20 kJ/mol 系統(Ⅱ) 2.5%；2 .8×10－3(或2.85×10－3或1/351) ＞ ＞ B

【解析】（1）根據蓋斯定律，把系統(Ⅰ)的三個熱化學方程式相加可得：H2O(l)＝H2(g)+ O2(g) ΔH＝286 kJmol-1；把系統(Ⅱ)的三個熱化學方程式相加可得：H2S(g)＝H2(g)+S(s) ΔH＝20 kJmol-1；由上述兩個熱化學方程式可得，制得1mol H2，系統(Ⅰ)需要吸收286kJ能量，系統(Ⅱ) 需要吸收20kJ能量，所以制得等量H2所需能量較少的是系統(Ⅱ)。

（2）設反應的H2S物質的量為x，由題意列三段式得：

因為反應平衡后水的物質的量分數為0.02，所以=0.02，解得x=0.01；①H2S的平衡轉化率α1＝0.01÷0.40×100%=2.5%；反應平衡常數K＝=≈2.849×10-3(或2.8×10－3或2.85×10－3)。

②由已知，升溫，水的物質的量分數增大，所以升溫時平衡正向移動，故α2＞α1，ΔH＞0。

③A項，再充入H2S，平衡正向移動，使CO2轉化率增大，根據化學平衡移動原理，H2S的轉化率減小，故A錯誤；B項，再充入CO2，平衡正向移動，在不改變H2S初始量的前提下，使H2S轉化率增大，故B正確；C項，再充入COS，平衡逆向移動，使H2S的轉化率減小，故C錯誤；D項，再充入N2，與該反應無關，平衡不移動，H2S的轉化率不變，故D錯誤。綜上選B。