【题目】近期发现,H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:
(1)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为________________、______________,制得等量H2所需能量较少的是_____________(填“系统(Ⅰ)”或“系统(Ⅱ)”)。
(2)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 K时,将1 mol CO2与1 mol H2S充入2 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
①H2S的平衡转化率=_______%,反应平衡常数K=________。
②在620 K重复试验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率_____,该反应的H_____0。(填“>”、“<”或“=”)
③向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是________(填标号)
A.N2 B.H2S C.COS D.CO2
(3)25℃,在0.10 mol·L-1 H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-) 关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
①硫化氢的电离方程式为__________________________。
②向硫化氢溶液中加入CuSO4溶液时,硫化氢的电离平衡向______(“左”或“右”)移动,c(S2-)_____________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
③当调节溶液pH=13时,溶液中的c( H2S ) + c( HS-)=_____mol·L-1。
【答案】H2O(l)=H2(g)+ O2(g) ΔH=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol 系统(II) 4 1.7×10-3 > > D H2SHS—+H+ 、HS—S2—+H+ 右 减小 0.043
【解析】
(1)系统(Ⅰ)涉及水的分解,系统(Ⅱ)涉及硫化氢的分解,利用盖斯定律分别将系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)的热化学方程式相加,可得到水、硫化氢分解的热化学方程式;
(2)根据三段式结合反应平衡后水的物质的量分数为0.02,计算出各物质的平衡浓度,再结合平衡移动的影响因素分析解答;
(3)①硫化氢为弱电解质,分步电离;②向硫化氢溶液中加入CuSO4溶液,反应生成硫化铜沉淀,据此分析解答;③根据溶液pH与c(S2-)关系图pH=13时,c(S2-)=5.7×10-2mol/L,结合硫元素守恒分析解答。
(1)系统(Ⅰ)涉及水的分解,系统(Ⅱ)涉及硫化氢的分解,根据盖斯定律分别将系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)的热化学方程式相加,可得到水、硫化氢分解的热化学方程式,则系统(I)的热化学方程式为:H2O(l)=H2(g)+O2(g)△H=(+327 kJ/mol)+(-151 kJ/mol)+(+110 kJ/mol)=+286kJ/mol;系统(II)的热化学方程式为:H2S (g)=H2(g)+S(s)△H=(-151 kJ/mol)+(+110 kJ/mol)+(+61 kJ/mol)=+20kJ/mol;根据系统I、系统II的热化学方程式可知:每反应产生1mol氢气,后者吸收的热量比前者少,所以制取等量的H2所需能量较少的是系统II,故答案为:H2O(l)=H2(g)+O2(g)△H=+286kJ/mol;H2S (g)=H2(g)+S(s)△H=+20kJ/mol;系统(Ⅱ);
(2)设反应的硫化氢为xmol ,
对于反应H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)
起始(mol) 1 1 0 0
转化(mol) x x xx
平衡(mol) 1-x 1-x xx
反应平衡后水的物质的量分数为0.02,则=0.02,x=0.04。
①H2S的平衡转化率a1=×100%=4%,体积为2.0L,则平衡时各物质的浓度为c(H2S)=mol/L=0.48mol/L,c(CO2)=mol/L=0.48mol/L,c(COS)=c(H2O)=mol/L=0.02mol/L,则K=≈1.7×10-3,故答案为:4;1.7×10-3;
②根据题目提供的数据可知温度由610K升高到620K时,化学反应达到平衡,水的物质的量分数由0.02变为0.03,说明平衡正向移动了,所以H2S的转化率增大,a2>a1;根据题意可知:升高温度,化学平衡向正反应方向移动,根据平衡移动原理,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,所以该反应的正反应为吸热反应,故△H>0,故答案为:>;>;
③A.N2是与反应体系无关的气体,充入N2,不能使化学平衡发生移动,所以对H2S转化率无影响,故A错误;B.增大H2S的浓度,平衡正向移动,但加入量远远大于平衡移动转化的消耗量,所以H2S转化率降低,故B错误;C.COS是生成物,增大生成物的浓度,平衡逆向移动,H2S转化率降低,故C错误;D.增大CO2的浓度,平衡正向移动,H2S转化率增大,故D正确;故答案为:D;
(3)①硫化氢为弱电解质,分步电离,电离方程式为H2SHS—+H+ ,HS—S2—+H+,故答案为:H2SHS—+H+ ,HS—S2—+H+;
②向硫化氢溶液中加入CuSO4溶液,反应生成硫化铜沉淀,硫离子浓度减小,促进硫化氢的电离平衡向右移动,故答案为:右;减小;
③根据溶液pH与c(S2-)关系图pH=13时,c(S2-)=5.7×10-2mol/L,在0.10molL-1H2S溶液中,根据硫守恒c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.10molL-1,所以c(H2S)+c(HS-)=0.1-5.7×10-2=0.043mol/L,故答案为:0.043。
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【题目】25℃时,50mL 0.10mol/L的醋酸中存在着如下平衡:CH3COOH CH3COO―+H+。若分别作如下改变,对上述平衡有何影响
(1)加入少量冰醋酸,平衡将_______________________,溶液中c(H+)将________________;
(2)加入一定量蒸馏水,平衡将__________________,溶液中c(H+)将__________;
(3)加入少量0.10mol/L盐酸,平衡将________________,溶液中c(H+)将_________________;
(4)加入20 mL 0.10mol/L的NaOH溶液,平衡将__________________,溶液中c(H+)将__________________。
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【题目】下图是一种已投入生产的大型蓄电系统。电解质通过泵不断地在储罐和电池间循环;电池中间为离子选择性膜,在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过;图中左边的电解质为Na2S2、Na2S4,右边电解质为NaBr3、NaBr。充、放电时发生的反应为:Na2S4+3NaBr2Na2S2+NaBr3,下列说法正确的是
A. 充电时b端为电源负极
B. 在放电过程中钠离子通过离子选择膜的流向为从右到左
C. 电池充电时,阴极的电极反应为S42-+2e-=2S22-
D. 以此蓄电池为电源电解精炼铜,当有0.1 mol e-转移吋时,阳极有3.2g铜溶解
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【题目】Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g) H=+11 kJ·mol-1。在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:
t/min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 120 |
x(HI) | 1 | 0.91 | 0.85 | 0.815 | 0.795 | 0.784 |
x(HI) | 0 | 0.60 | 0.73 | 0.773 | 0.780 | 0.784 |
由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用如图表示。当改变条件,再次达到平衡时,下列有关叙述不正确的是
A.若升高温度到某一温度,再次达到平衡时,相应点可能分别是A、E
B.若再次充入a mol HI,则达到平衡时,相应点的横坐标值不变,纵坐标值增大
C.若改变的条件是增大压强,再次达到平衡时,相应点与改变条件前相同
D.若改变的条件是使用催化剂,再次达到平衡时,相应点与改变条件前不同
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【题目】发展新能源汽车是国家战略,经过近10年的发展,目前我国新能源汽车产销量均达到80万辆,LiFePO4电池是新能源汽车关键部件之一,其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A. 充电时,电极a与电源的负极连接,电极b与电源正极连接
B. 电池驱动汽车前进时,正极的电极反应为:Li1-xFePO4+x Li++x e-= LiFePO4
C. 电池驱动汽车后退时,负极材料减重1.4g ,转移0.4mol电子
D. 电池进水将会大大降低其使用寿命
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【题目】化学中常借助曲线图来表示某种变化过程,有关下列四个曲线图的说法正确的是
A. 曲线图①可以表示对某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间的变化
B. 曲线图②可以表示向一定量的氢氧化钠溶液中滴加一定浓度的稀硫酸时pH变化
C. 曲线图③可以表示相同pH的CH3COOH和HCl溶液分别加水稀释时溶液的pH随溶液体积变化的曲线
D. 曲线图④可以表示所有的固体物质溶解度随温度的变化
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【题目】氮(N)、磷(P)、砷(As)等VA族元素的化合物在研究和生产中有重要用途,请回答下列问题:
(1)基态磷原子的电子排布图为________________,与砷原子同周期且含有的未成对电子数相同的元素有________种。
(2)(SCN)2分子中各元素的电负性由大到小的顺序为______________(用元素符号表述),分子中σ键和п键个数比为____________,(SCN)2能与Cu2+形成配合物,理由是_______________________________。
(3)CO2是N2O的等电子体,N2O中中心原子的杂化轨道类型为_______________。
(4)砷的一种氧化物俗称“砒霜”,我国科研人员研究发现砒霜对白血病有明显的治疗作用,其结构如图1所示,“砒霜”的化学式为___________,“砒霜”在一定条件下能转化成Na3AsO4,Na3AsO4中阴离子的空间构型为____________________。
图1 图2
(5)磷化硼是一种耐磨材料,其晶胞结构如图2所示,晶体中一个B原子周围距离最近的P原子有____个;若B、P原子半径分别为r1pm和r2pm,阿伏加德罗常数值为NA,晶体密度为d g/cm3,则磷化硼晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________ ×100% (用含d、r1、r2 的代数式表示)。
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【题目】下列说法中正确的是( )
A. 标准状况下,18g水的体积约为 22.4L
B. 25℃,1.01×105Pa,64gSO2中含有的氧原子数为3NA
C. NA个一氧化碳分子和 0.5mol 甲烷的质量比为 7∶4
D. 同温同压下,相同体积的气体单质含有的原子数目不一定相等
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【题目】已知:pOH=-lgc(OH-)。室温下,将稀盐酸滴加到某一元碱(BOH)溶液中,测得混合溶液的pOH与离子浓度的变化关系如图所示。下列叙述错误的是
A. BOH属于弱碱
B. BOH的电离常数K=1×10-4.8
C. P点所示的溶液中:c(Cl-)>c(B+)
D. N点所示的溶液中:c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)-c(BOH)
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