Question

【题目】硫单质及其化合物在化工生成等领域应用广泛。

（1）工业尾气中的SO2一直是环境污染的主要原因之一，工业上常采用如下方法降低尾气中的含硫量：

①方法1：燃煤中加入生石灰，将SO2转化为CaSO3，再氧化为CaSO4

已知：a. CaO(s)+CO2(g) =CaCO3(s) ΔH=-178.3kJ·mol-1

b.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-2762.2kJ·mol-1

c.2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-2314.8kJ·mol-1

写出CaO(s)与SO2(g)反应生成CaSO3(s)的热化学方程式：____________________________。

②方法2：用氢氧化钠溶液将SO2转化为NaHSO3，再氧化为 Na2SO4。实验测得NaHSO3溶液中= 1500，则溶液的pH为______________（已知：H2SO3的Ka1=1.5×10-2，Ka2=1.0×10-7）。

（2）煤制得的化工原料气中含有羰基硫(0=C=S)，该物质可转化为H2S，反应为COS(g) +H2(g)H2S (g)+CO(g) ΔH>0。

①恒温恒容条件下，密闭容器中发生上述反应，下列事实不能说明反应达到平衡状态的是__________(填字母)。

a.COS的浓度保持不变 b.化学平衡常数不再改变

c.混合气体的密度不再改变 d.形成2molH-S键的同时形成1mol H-H键

②T1℃时，在恒容的密闭容器中，将一定量的CO和H2S混合加热并达到下列平衡：H2S(g)+ CO(g) COS(g)+H2(g)，K=0.25，则该温度下反应COS(g)+H2(g)H2S(g)+ CO(g)的平衡常数K=__________。T1℃时，向容积为10 L的恒容密闭容器中充入1mol COS(g)和1molH2(g)，达到平衡时COS的转化率为______________________。

（3）过二硫酸(H2S2O8)是一种强氧化性酸，其结构式为

。

①在Ag+催化作用下，S2O82-能与Mn2+在水溶液中发生反应生成SO42-和MnO4-，1mol S2O82-能氧化的Mn2+的物质的量为_________mol。

②工业上可用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。则阳极的电极反应式为______________________。

Answer 1

【答案】CaO(s)+SO2(g)==CaSO3(s) ΔH=-402.0kJ·mol-1 6bc466.7%0.42SO42--2e-=S2O82-

【解析】

由盖斯定律可得CaO(s)与SO2(g)反应生成CaSO3(s)的热化学方程式；由Ka1×Ka2计算溶液中c(H+)；在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态；恒容条件下，容器体积不变，混合气体质量不变，混合气体的密度不变；逆反应化学平衡常数为正反应化学平衡常数的倒数；依据题给条件建立三段式，运用化学平衡常数计算COS得消耗量；

（1）①由盖斯定律，a+b/2-c/2得CaO(S)＋SO2(g)＝CaSO3(S)ΔH=－402.0kJ/mol；②NaHSO3溶液中Ka1×Ka2=，由题给数据可得1.5×10-2×1.0×10-7

=1500×c2(H+),解得c(H+)=1.0×10-7mol/L，则pH为6。（2）①各物质的物质的量浓度保持不变是反应达到平衡的标志；恒温条件下，化学平衡常数为定值；形成H-S键代表正反应速率，形成H-H键代表逆反应速率，形成2molH-S键的同时形成1mol H-H键说明正、逆反应速率相等。②逆反应化学平衡常数为正反应化学平衡常数的倒数，正反应化学平衡常数K=0.25，则逆反应的化学平衡常数K1=1/K=4；达到平衡时COS的转化率为x，设由题给数据建立如下三段式：

COS(g) + H2(g) H2S(g) + CO(g)

c(起) 0.1mol/L 0.1mol/L 0 0

c(变) 0.1xmol/L 0.1xmol/L 0.1xmol/L 0.1xmol/L

c(平) (0.1-0.1x) mol/L (0.1-0.1x) mol/L 0.1xmol/L 0.1xmol/L

由化学平衡常数可得：=4，解得x=2/3。（3）①在Ag+催化作用下，S2O82-能与Mn2+在水溶液中发生反应生成SO42-和MnO4-，S2O82-中S元素化合价为+7价，设1mol S2O82-能氧化的Mn2+的物质的量为a，由得失电子数目守恒可得：1mol×2×（7-6）=a×（7-2）,解得a=0.4 mol；电解硫酸和硫酸铵混合溶液的电解池中，阳极是SO42-失电子发生氧化反应的过程，电极反应式为：2SO42--2e-=S2O82-。