Question

【題目】[2017·新課標I]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）下列事實中，不能比較氫硫酸與亞硫酸的酸性強弱的是_________（填標號）。

A．氫硫酸不能與碳酸氫鈉溶液反應，而亞硫酸可以

B．氫硫酸的導電能力低于相同濃度的亞硫酸

C．0.10 mol·L1的氫硫酸和亞硫酸的pH分別為4.5和2.1

D．氫硫酸的還原性強于亞硫酸

（2）下圖是通過熱化學循環在較低溫度下由水或硫化氫分解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_____________。

（3）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=_______%，反應平衡常數K=________。

②在620 K重復試驗，平衡后水的物質的量分數為0.03，H2S的轉化率_____，該反應的H_____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】（1）D

（2）H2O(l)=H2(g)+ O2(g) ΔH=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol 系統（II）

（3）①2.5 2.8×10–3 ②> > ③B

【解析】（1）A．根據復分解反應的規律：強酸+弱酸鹽=強酸鹽+弱酸，可知酸性H2SO3>H2CO3>H2S，A錯誤；B．亞硫酸、氫硫酸都是二元弱酸，由于溶液中離子濃度越大，溶液的導電性就越強，所以等濃度的亞硫酸的導電性比氫硫酸的強，可以證明酸性：H2SO3> H2S，B錯誤；C．等濃度的二元弱酸，酸電離產生的c(H+)越大，溶液的酸性越強，則其pH就越小。所以亞硫酸溶液的pH比等濃度的氫硫酸的小，可以證明酸性：H2SO3> H2S，C錯誤；D．物質的還原性大小與微粒中元素的化合價及微粒結構有關，與其電離產生氫離子的濃度大小無關，因此不能證明二者的酸性強弱，D正確。答案選D。

（2）①H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+ O2(g) △H1=＋327 kJ/mol

②SO2(g)+I2(s)+ 2H2O(l)=2HI(aq)+ H2SO4(aq) △H2=－151 kJ/mol

③2HI(aq)= H2 (g)+ I2(s) △H3=＋110 kJ/mol

④H2S(g)+ H2SO4(aq)=S(s)+SO2(g)+ 2H2O(l) △H4=＋61 kJ/mol

①+②+③，整理可得系統（I）的熱化學方程式H2O(l)=H2(g)+ O2(g) △H=+286 kJ/mol；

②+③+④，整理可得系統（II）的熱化學方程式H2S (g)=H2(g)+S(s) △H=+20 kJ/mol。

根據系統I、系統II的熱化學方程式可知：每反應產生1mol氫氣，后者吸收的熱量比前者少，所以制取等量的H2所需能量較少的是系統II。

（3）① H2S(g) + CO2(g)COS(g)+ H2O(g)

開始 0.40mol 0.10mol 0 0

反應 x x x x

平衡 (0.40–x)mol (0.10–x)mol x x

解得x=0.01mol，所以H2S的轉化率是

由于該反應是反應前后氣體體積相等的反應，所以在該條件下反應達到平衡時化學平衡常數；

②根據題目提供的數據可知溫度由610K升高到620K時，化學反應達到平衡，水的物質的量分數由0.02變為0.03，所以H2S的轉化率增大。α2>α1；根據題意可知：升高溫度，化學平衡向正反應方向移動，根據平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，所以該反應的正反應為吸熱反應，故△H>0；③A．增大H2S的濃度，平衡正向移動，但加入量遠遠大于平衡移動轉化消耗量，所以H2S轉化率降低，A錯誤；B．增大CO2的濃度，平衡正向移動，使更多的H2S反應，所以H2S轉化率增大，B正確；C．COS是生成物，增大生成物的濃度，平衡逆向移動，H2S轉化率降低，C錯誤；D．N2是與反應體系無關的氣體，充入N2，不能使化學平衡發生移動，所以對H2S轉化率無影響，D錯誤。答案選B。