Question

【题目】硫单质及其化合物在化工生产、污水处理等领域应用广泛。

（1）煤制得的化工原料气中含有羰基硫（O=C=S），该物质可转化为H2S，主要反应如下：

i.水解反应:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)△H1

ⅱ.氢解反应:COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H2

已知反应中相关的化学键键能数据如下表：

化学键	H-H	C=O(COS)	C=S	H-S	CO
E/kJ·mol-1	436	745	580	339	1076

①一定条件下，密闭容器中发生反应i，其中COS(g)的平衡转化率(a)与温度(T)的关系如图(a)所示。则A、B、C三点对应的化学反应速率大小顺序为_________（填标号）。

②结合上表中数据，计算反应ⅱ的△H2为___________。

③反应ⅱ的正、逆反应的平衡常数（K）与温度（T）的关系如上图（b）所示，其中表示逆反应的平衡常数（K）的曲线是_______________（填“A”或“B”）。T1℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入2 mol COS(g)和1molH2(g)，发生反应ⅱ，COS的平衡转化率为__________________。

（2）过二硫酸是一种强氧化性酸，其结构式如下所示，

，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-，该反应的离子方程式为______。

（3）NaHS可用于污水处理的沉淀剂。

已知：25℃时，反应Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常数K=1.75×1038，H2S的电离平衡常数Ka1=1.0×10-7，Ka2=7.0×10-15。则Ksp(HgS)=__________。

（4）降低SO2的排放量已经写入2018年政府工作报告，某种电化学脱硫法装置如下图所示，不仅可脱除烟气中的SO2，还可以制得H2SO4。在阴极放电的物质是_____________，在阳极生成SO3的电极反应式是__________________。

。

Answer 1

【答案】vA<vB<vC+7kJ/molB33.3％5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+4.0×10-53O2SO2-2e-+SO42-=2SO3

【解析】

(1) ①化学反应速率大小与转化率大小无关，与是否处于平衡状态也无关，从图像可知，A、B、C三点对应的温度不同，温度越高化学反应速率越大，因为温度A<B<C，所以反应速率vA<vB<vC，

故答案为：vA<vB<vC；

②反应ii COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H2=反应物的键能之和-生成物的键能之和=745 kJ/mol +580 kJ/mol +436 kJ/mol -339 kJ/mol×2-1076 kJ/mol =+7kJ/mol，

故答案为：+7kJ/mol；

③由②的结果可知，反应ii COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，对应曲线A，因此对应逆反应的平衡常数(K逆)的是B；

根据图像，T1℃时，K逆= K正=1，

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

起始(mol) 2 1 0 0
反应(mol)x x x x
平衡(mol) 2-x 1-x x x
则K==1，解得x=，COS的平衡转化率=×100%= 33.3%，

故答案为：B；33.3%；
(2)Mn由+2价升到+7价，S2O82-中有两个-1价的氧降到-2价，根据得失电子守恒配平反应，再由电荷守恒确定出产物中有H+，最后由H原子守恒，确定反应物中还有H2O，并配平，得到离子方程式为：5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+ ，

故答案为：5S2O82-+2Mn2++8H2O10SO42-+2MnO4-+16H+；
(3)反应Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常数K=1.75×1038=/span>===，解得：Ksp(HgS)= 4.0×10-53，故答案为：4.0×10-53；

（4）由电化学脱硫法装置示意图可知，该装置为电解池，烟气经催化氧化后，部分二氧化硫被氧化为三氧化硫，所得气体通入该装置，在阴极上，氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2SO3=2SO42-；在阳极，SO2失电子被氧化为SO3，电极反应式为：SO2-2e-+SO42-=2SO3，三氧化硫经氮气导出与水反应生成硫酸，这样，不仅可脱除烟气中的SO2还可以制得硫酸，在阴极放电的物质是O2，在阳极生成SO3的电极反应式是SO2-2e-+SO42-=2SO3，

故答案为：O2 ；SO2-2e-+SO42-=2SO3。