Question

20．天然氣含有硫化氫氣體，回收并綜合利用硫化氫有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)境保護(hù)意義．如硫化氫可經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)制得硫酸：
H₂S$→_{點(diǎn)燃}^{O_{2}}$SO₂$\stackrel{H_{2}O}{→}$H₂SO₃$\stackrel{氧化}{→}$H₂SO₄
（1）物質(zhì)發(fā)生不完全燃燒時(shí)的反應(yīng)熱難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得．已知硫化氫氣體的燃燒熱是586kJ/mol，固體硫單質(zhì)的燃燒熱是297　kJ•mol^-1．寫(xiě)出硫化氫氣體不完全燃燒生成固體硫單質(zhì)的熱化學(xué)方程式H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=S（s）+H₂O （l）△H=-279kJ/mol．
（2）工業(yè)生產(chǎn)中硫化氫尾氣可用NaOH溶液吸收．
①吸收尾氣后得到的Na₂S溶液顯堿性（填“酸”、“堿”、“中”）；
②下列與H₂S、NaHS和Na₂S相關(guān)的離子方程式正確的是（填字母序號(hào)）AC．
A．H₂S+OH^-=HS^-+H₂O             
B．HS^-+H₂O=H₂S+OH^-
C．HS^-+H₂O?S^2-+H₃O⁺         
D．S^2-+H₂O?H₂S+2OH^-
（3）在一定溫度下，某容器中發(fā)生2H₂S（g）?2H₂（g）+S₂（g）的反應(yīng)，測(cè)得相應(yīng)時(shí)間時(shí)部分物質(zhì)的濃度（mol•L^-1）如下表，根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答問(wèn)題：

時(shí)間 物質(zhì)	0min	20min	60min	90min	120min
H2S			0.006	0.005
H2	0	0.002	0.004
S2	0		0.002		0.0025

①判斷90min時(shí)反應(yīng)速率v_（正）= v_（逆）（填“＞”、“=”或“＜”）；
②求該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（不必寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）K=0.0025 mol•L^-1．
（4）以硫化氫為原料，使用質(zhì)子固體電解質(zhì)（能傳導(dǎo)H⁺）構(gòu)成燃料電池，硫化氫放電后生成硫蒸氣（化學(xué)式S₂），該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為2H₂S-4e^-=S₂+4H⁺．
（5）硫酸是強(qiáng)酸，在圖中畫(huà)出硫酸溶液和氫氧化鈉溶液反應(yīng)過(guò)程的能量變化示意圖．

Answer 1

分析 （1）已知S的燃燒熱為297kJ•mol^-1，熱化學(xué)方程式為①S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297KJ/mol，
H₂S完全燃燒的熱化學(xué)方程式為②H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=SO₂（g）+H₂O （l）△H=-586kJ/mol，
由蓋斯定律②-①得到H₂S不完全燃燒生成固態(tài)硫和液態(tài)水：H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=S（s）+H₂O （l）；
（2）①Na₂S為強(qiáng)堿弱酸鹽，硫離子水解；
②H₂S為弱酸，NaHS和Na₂S為鹽，弱酸分步電離，鹽完全電離，酸式酸根離子在離子反應(yīng)中不能拆分；
（3）發(fā)生2H₂S（g）?2H₂（g）+S₂（g）的反應(yīng)，
①60 min到90 minH₂S分解了0.001 mol•L^-1，同時(shí)段應(yīng)生成H₂0.001 mol•L^-1和S₂0.0005 mol•L^-1，即容器內(nèi)的H₂和S₂濃度分別為0.005 mol•L^-1和0.0025 mol•L^-1，而120 min時(shí)的S₂濃度仍為0.0025 mol•L^-1；
②結(jié)合K=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）c（{S}_{2}）}{{c}^{2}（{H}_{2}S）}$計(jì)算；
（4）硫化氫放電后生成硫蒸氣（化學(xué)式S₂），則負(fù)極上硫化氫失去電子；
（5）硫酸溶液和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，為中和反應(yīng)，放出熱量．

解答 解：（1）已知S的燃燒熱為297kJ•mol^-1，熱化學(xué)方程式為①S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297KJ/mol，
H₂S完全燃燒的熱化學(xué)方程式為②H₂S（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=SO₂（g）+H₂O （l）△H=-586kJ/mol，
由蓋斯定律②-①得到H₂S不完全燃燒生成固態(tài)硫和液態(tài)水：H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=S（s）+H₂O （l）△H=-279kJ/mol，
故答案為：H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=S（s）+H₂O （l）△H=-279kJ/mol；
（2）①Na₂S為強(qiáng)堿弱酸鹽，硫離子水解，則溶液顯堿性，故答案為：堿；
②A．H₂S+OH^-=HS^-+H₂O，為酸堿中和的離子反應(yīng)，故A正確；
B．HS^-+H₂O=H₂S+OH^-，水解為可逆反應(yīng)，應(yīng)將“=”改為“?”，故B錯(cuò)誤；
C．HS^-+H₂O?S^2-+H₃O⁺，為電離的離子反應(yīng)，故C正確；
D．S^2-+H₂O?H₂S+2OH^-，不符合水解分步進(jìn)行，以第一步為主，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AC；
（3）發(fā)生2H₂S（g）?2H₂（g）+S₂（g）的反應(yīng)，
①60 min到90 minH₂S分解了0.001 mol•L^-1，同時(shí)段應(yīng)生成H₂0.001 mol•L^-1和S₂0.0005 mol•L^-1，即容器內(nèi)的H₂和S₂濃度分別為0.005 mol•L^-1和0.0025 mol•L^-1，而120 min時(shí)的S₂濃度仍為0.0025 mol•L^-1，故90 min時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，正、逆反應(yīng)速率相等，90min時(shí)反應(yīng)速率v_（正）=v_（逆），故答案為：=；
②$K=\frac{{{c^2}（{H_2}）•c（{S_2}）}}{{{c^2}（{{H_2}S}）}}=\frac{{{{（0.005\;mol•{L^{-1}}）}^2}×0.0025\;mol•{L^{-1}}}}{{{{（0.005\;mol•{L^{-1}}）}^2}}}=0.0025\;mol•{L^{-1}}$，故答案為：0.0025 mol•L^-1；
（4）硫化氫放電后生成硫蒸氣（化學(xué)式S₂），則負(fù)極上硫化氫失去電子，該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為2H₂S-4e^-=S₂+4H⁺，故答案為：2H₂S-4e^-=S₂+4H⁺；
（5）硫酸溶液和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，為中和反應(yīng)，放出熱量，反應(yīng)過(guò)程的能量變化示意圖為，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，為高頻考點(diǎn)，涉及熱化學(xué)反應(yīng)、鹽類水解、化學(xué)平衡的計(jì)算及原電池等，側(cè)重化學(xué)反應(yīng)原理及應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．