Question

3．廢氣中的H₂S通過高溫?zé)岱纸饪芍迫�氫氣�?H₂S（g）?2H₂（g）+S₂（g）．在3L密閉容器中，控制不同溫度進(jìn)行H₂S分解實驗．
（1）某溫度時，測得反應(yīng)體系中有氣體1.3lmol，反應(yīng)1min后，測得氣體為l.37mol，則1min 內(nèi)H₂的生成速率為0.04mol/（L•min）．
（2）某溫度時，H₂S的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值的依據(jù)是a、c（選填編號）．
a．氣體的壓強不發(fā)生變化         b．氣體的密度不發(fā)生變化
c．$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（{S}_{2}）}{{c}^{2}（{H}_{2}S）}$不發(fā)生變化     d．單位時間里分解的H₂S和生成的H₂一樣多
（3）實驗結(jié)果如圖．圖中曲線a表示H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系，曲線b表示不同溫度下、反應(yīng)經(jīng)過相同時間且未達(dá)到化學(xué)平衡時H₂S的轉(zhuǎn)化率．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）．曲線b隨溫度的升高，向曲線a接近的原因是隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需要的時間變短．在容器體積不變的情況下，如果要提高H₂的體積分?jǐn)?shù)，可采取的一種措施是升高反應(yīng)溫度（或及時分離S₂氣體）．
（4）使1LH₂S與20L空氣（空氣中O₂體積分?jǐn)?shù)為0.2）完全反應(yīng)后恢復(fù)到室溫，混合氣體的體積是19.5L．若2gH₂S完全燃燒后生成二氧化硫和水蒸氣，同時放出29.4KJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）→SO₂（g）+H₂O（g）△H=-499.8kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方程式知，反應(yīng)前后氣體增加的物質(zhì)的量相當(dāng)于n（S₂），則反應(yīng)前后生成的n（S₂）=（1.37-1.31）mol=0.06mol，則v（S₂）=$\frac{\frac{0.06mol}{3L}}{1min}$=0.02mol/（L．min），v（H₂）=2v（S₂）；
（2）某溫度時，H₂S的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值時說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，當(dāng)反應(yīng)前后改變的物理量不變時，該反應(yīng)就達(dá)到平衡狀態(tài)；
（3）升高溫度平衡向吸熱方向移動；溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越快；在容器體積不變的情況下，如果要提高H₂的體積分?jǐn)?shù)，應(yīng)該使平衡正向移動但不能減少氫氣的量；
（4）H₂S與空氣中的O₂高溫時發(fā)生后恢復(fù)室溫，反應(yīng)的方程式為：2H₂S（g）+O₂（g）═2H₂O（l）+S₂（g），根據(jù)反應(yīng)方程式計算混合氣體的體積，2gH₂S完全燃燒后生成二氧化硫和水蒸氣，反應(yīng)方程式為：H₂S+$\frac{3}{2}$O₂（g）$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$SO₂（g）+H₂O（g），根據(jù)熱量關(guān)系計算反應(yīng)的焓變，寫出熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）根據(jù)方程式知，反應(yīng)前后氣體增加的物質(zhì)的量相當(dāng)于n（S₂），則反應(yīng)前后生成的n（S₂）=（1.37-1.31）mol=0.06mol，則v（S₂）=$\frac{\frac{0.06mol}{3L}}{1min}$=0.02mol/（L．min），v（H₂）=2v（S₂）=2×0.02mol/（L•min），
故答案為：0.04mol/（L•min）；
（2）某溫度時，H₂S的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值時說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，當(dāng)反應(yīng)前后改變的物理量不變時，該反應(yīng)就達(dá)到平衡狀態(tài)，
a．該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量之和改變，說明反應(yīng)前后混合氣體壓強改變，當(dāng)氣體的壓強不發(fā)生變化時，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；         
b．反應(yīng)前后混合氣體總質(zhì)量不變、容器體積不變，所以無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，氣體的密度始終不變，所以不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（{S}_{2}）}{{c}^{2}（{H}_{2}S）}$=K，K只有溫度有關(guān)，根據(jù)圖知，反應(yīng)中溫度是不斷變化的，則K不斷變化，當(dāng)K不變時該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
 d．無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都存在單位時間里分解的H₂S和生成的H₂一樣多，所以不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故選ac；
（3）升高溫度平衡向吸熱方向移動，根據(jù)圖象，隨著溫度升高，H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率升高，則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
線b隨溫度的升高，向曲線a接近，從化學(xué)反應(yīng)速率角度考慮，溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越快，則原因是：隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需要的時間變短，從而轉(zhuǎn)化率與a逼近，
在容器體積不變的情況下，如果要提高H₂的體積分?jǐn)?shù)，應(yīng)該使平衡正向移動但不能減少氫氣的量，則可以考慮采取的措施有：升高反應(yīng)溫度（或及時分離S₂氣體），
故答案為：吸熱；隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需要的時間變短；升高反應(yīng)溫度（或及時分離S₂氣體）；
（4）H₂S與空氣中的O₂高溫時發(fā)生后恢復(fù)室溫，反應(yīng)的方程式為：2H₂S（g）+O₂（g）═2H₂O（l）+S₂（g），使1LH₂S與20L空氣（空氣中O₂體積分?jǐn)?shù)為0.2）完全反應(yīng)后恢復(fù)到室溫，反應(yīng)物為1LH₂S（g）和4LO₂，反應(yīng)O₂過量，消耗O₂0.5L，產(chǎn)生1LS₂（g），因此混合氣體的體積為V=20L+1L-1L-0.5L=19.5L，
2gH₂S完全燃燒后生成二氧化硫和水蒸氣，反應(yīng)方程式為：H₂S+$\frac{3}{2}$O₂（g）$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$SO₂（g）+H₂O（g），2gH₂S的物質(zhì)的量為$\frac{2g}{34g/mol}$=$\frac{1}{17}mol$，放出29.4KJ的熱量，則1molH₂S反應(yīng)放出熱量為29.4kJ×17=499.8kJ，則反應(yīng)的焓變?yōu)椤鱄=-499.8kJ/mol，熱化學(xué)方程式為：H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）→SO₂（g）+H₂O（g）△H=-499.8kJ/mol，
故答案為：19.5；H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）→SO₂（g）+H₂O（g）△H=-499.8kJ/mol．

點評 本題主要考查化學(xué)原理部分知識，包含化學(xué)反應(yīng)速率的計算，化學(xué)平衡的判斷和化學(xué)平衡的移動，熱化學(xué)方程式的書寫和計算，根據(jù)化學(xué)方程式的計算，是綜合性試題，涉及的知識點較多，題目難度中等，均為高頻考點．