Question

将a摩H₂S和1摩O₂置于一个容积可变的容器内进行反应．维持容器内气体的压强不变（101千帕），在120℃下测得反应前后容器内气体的密度分别为d1和d2．若a的取值不同，则H₂S的氧化产物可能有如下三种情况：
（1）全部是SO₂，此时a的取值范围是______．
（2）全部是S，此是a的取值范围是______，并且d1______d2（填“小于“、“大于“或“等于“）．
（3）部分是SO₂，部分是S，此时a的取值范围是______．反应所生成的SO₂的物质的量为______摩，容器内气体的物质的量之和为
1+摩．（以含a的代数式表示）

Answer 1

解：反应为：2H₂S+3O₂=2SO₂+2H₂O（g） ①
2H₂S+O₂=2S+2H₂O（g） ②
可由数轴分析：

（1）当全部为SO₂时O₂过量，或恰好发生反应①
即n（H₂S）：n（O₂）=a：1≤2：3，a≤，
故答案为：a≤；
（2）当全部为S时，H₂S过量，或恰好发生反应②
即n（H₂S）：n（O₂）=a：1≥2：1 a≥2
又反应前后等压；密度比等于相对分子质量之比，反应前后气体相对分子质量都大于18，所以d₁＞d₂．
故答案为：a≥2；大于；
（3）当SO₂、S同时有时；①、②反应都发生，a取值必为＜a＜2．
设反应过程是向a L H₂S中逐渐通入O₂，先发生反应②，O₂未用完．所生成物量用H₂S计算：即S=a mol，H₂O=a mol，
耗O₂=mol，余O₂=（1- ） mol，而过量O₂可与S反应：S+O₂═SO₂ ③
由反应可知，生成n（SO₂）=n（O₂）=（1-） mol．
反应生成气体总量为n（SO₂）+n（H₂O）=1-+a=（1+） mol
故答案为：＜a＜2；1-；1+．
分析：所发生的反应为：2H₂S+3O₂=2SO₂+2H₂O（g），2H₂S+O₂=2S+2H₂O（g）当不同时，根据反应的数轴分析：．
点评：本题考查范围讨论题的计算，题目难度较大，注意根据反应方程式，用数轴法分析较为直观．