Question

11．近期发现，H₂S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调解神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能．回答下列问题：
（1）下列事实中，不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是D（填标号）．
A．氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应，而亚硫酸可以
B．氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸
C.0.10mol•L^-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1
D．氢硫酸的还原性强于亚硫酸
（2）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H₂O（l）=H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+286kJ/mol、H₂S （g）=H₂（g）+S（s）△H=+20kJ/mol，制得等量H₂所需能量较少的是系统（Ⅱ）．
（3）H₂S与CO₂在高温下发生反应：H₂S（g）+CO₂（g）?COS（g）+H₂O（g）．在610k时，将0.10mol CO₂与0.40mol H₂S充入2.5L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a₁=2.5%，反应平衡常数K=0.00285．
②在620K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H₂S的转化率a₂＞a₁，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B（填标号）
A．H₂S        B．CO₂C．COS        D．N₂．

Answer 1

分析 （1）比较酸性强弱，可根据强酸制备弱酸、测定等浓度的pH以及溶液的导电能力判断；
（2）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；
（3）对于反应H₂S（g）+CO₂（g）?COS（g）+H₂O（g）
 起始（mol）0.40        0.10           0                0
转化（mol）x              x               x                 x
平衡（mol）0.40-x      0.10-x       x                  x
反应平衡后水的物质的量分数为0.02，
则$\frac{x}{0.50}$=0.02，x=0.01，结合平衡移动的影响因素解答该题．

解答 解：（1）A．氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应，而亚硫酸可以，符合强酸制备弱酸的特点，可说明亚硫酸的酸性比氢硫酸强，故A正确；
B．氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸，可说明亚硫酸的电离程度大，则亚硫酸的酸性强，故B正确；
C.0.10mol•L^-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1，可说明亚硫酸的电离程度大，酸性较强，故C正确；
D．氢硫酸的还原性强于亚硫酸，不能用于比较酸性的强弱，故D错误．
故答案为：D；
（2）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，则系统（I）的热化学方程式H₂O（l）=H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+286kJ/mol；
系统（II）的热化学方程式H₂S （g）+=H₂（g）+S（s）△H=+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）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+286kJ/mol；H₂S （g）+=H₂（g）+S（s）△H=+20kJ/mol；系统（Ⅱ）；
（3）对于反应H₂S（g）+CO₂（g）?COS（g）+H₂O（g）
 起始（mol）0.40        0.10           0                0
转化（mol）x              x               x                 x
平衡（mol）0.40-x      0.10-x       x                  x
反应平衡后水的物质的量分数为0.02，
则$\frac{x}{0.50}$=0.02，x=0.01，
①H₂S的平衡转化率a₁=$\frac{0.01}{0.4}×100%$=2.5%，
体积为2.5L，则平衡时各物质的浓度为c（H₂S）=$\frac{0.4-0.01}{2.5}$mol/L=0.156mol/L，c（CO₂）=$\frac{0.1-0.01}{2.5}$mol/L=0.036mol/L，c（COS）=c（H₂O）=$\frac{0.01}{2.5}$mol/L=0.004mol．L，
则K=$\frac{0.004×0.004}{0.156×0.036}$=0.00285，
故答案为：2.5；0.00285；
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，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．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消耗量，所以H₂S转化率降低，故A错误；
B．增大CO₂的浓度，平衡正向移动，使更多的H₂S反应，所以H₂S转化率增大，故B正确；
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．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D错误．
故答案为：B．

点评 本题为2017年考题，题目考查较为综合，涉及元素周期律、热化学方程式以及化学平衡的影响因素和计算等问题，综合考查学生的分析能力和计算能力，注意把握盖斯定律的应用以及化学平衡三段式的计算方法，难度中等．