Question

13．硫及其化合物對人類生活有重要影響．回答下列問題：
（1）H₂S可用于生產(chǎn)重要有機溶劑二甲基亞砜[（CH₃）₂SO]，反應(yīng)的方程式為：
①2CH₃OH+H₂S（g）$\frac{\underline{\;r-Al_{2}O_{3}\;}}{400℃}$（CH₃）₂S（g）+2H₂O（g）△H₁
②（CH₃）₂S（g）+NO₂（g）═（CH₃）₂SO（g）+NO（g）△H₂
③2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H₃
則由H₂S生成l mol二甲基亞砜的△H=△H₁+△H₂+$\frac{1}{2}$△H₃（用△H₁、△H₂、△₃示）；
上述反應(yīng)中可循環(huán)利用的物質(zhì)為NO₂．
（2）高溫?zé)岱纸夥�可制取單質(zhì)硫．已知：2H₂S（g）?2H₂（g）+S₂（g）．在容積為2L的密閉容器中充入10mol H₂S，H₂S分解轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖1所示．圖中a為H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線，b為不同溫度下反應(yīng)經(jīng)過相同時間且未達到化學(xué)平衡時H₂S的轉(zhuǎn)化率．則985℃時H₂S按上述反應(yīng)分解的平衡常數(shù)K=0.44；隨溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因是溫度升高，反應(yīng)速率加快，達到平衡所需時間縮短．
上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v_正=k_正x²（H₂S），逆反應(yīng)速率為v_逆=k_逆x²（H₂）x（S₂），其中k_正、k_逆為速率常數(shù)，則k_逆=$\frac{k{\;}_{正}}{k}$（以K和k_正表示）．
（3）用圖2裝置可實現(xiàn)H₂S的綠色轉(zhuǎn)化．
①反應(yīng)池中反應(yīng)的離子方程式是H₂S+2Fe³⁺=2Fe²⁺+S↓+2H⁺．
②反應(yīng)后的溶液進入電解池，電解總反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Fe³⁺+H₂↑．
（4）將標(biāo)況下3.36L H₂S氣體緩慢通入100mL 3.0mol•^-1NaOH溶液中充分反應(yīng)得到溶液M，將溶液M滴入ZnSO₄和CuSO₄的混合溶液N中，當(dāng)ZnS開始沉淀時，溶液N中c（Cu²⁺）/c（Zn²⁺_）=6.5×10^-15．（已知：Ksp（ZnS）=2.0×10^-22，Ksp（CuS）=1.3×10^-36．）

Answer 1

分析 （1）利用蓋斯定律，將①×2+②×2+③可得反應(yīng)2H₂S（g）+4CH₃OH（l）+O₂（g）=2（CH₃）₂SO（l）+2H₂O（g）；根據(jù)題中的三個反應(yīng)可知，二氧化氮氧化（CH₃）₂S，得到一氧化氮，一氧化氮又被氧化成二氧化氮，據(jù)此判斷；
（2）根據(jù)題意，H₂S起始濃度為5mol•L^-1，985℃時H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，利用三段式可計算出平衡時各物質(zhì)的濃度，進而確定平衡常數(shù)；根據(jù)溫度對速率的影響分析；當(dāng)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時v_正=v_逆，結(jié)合平衡常數(shù)進行計算；
（3）根據(jù)裝置圖可知，①反應(yīng)池中用鐵離子將硫化氫氧化成硫，鐵離子被還原成亞鐵離子；
②反應(yīng)后的溶液為氯化亞鐵溶液，電解氯化亞鐵時，陽極上亞鐵離子被氧化成鐵郭，陰極上水中的氫離子被還原成氫氣，據(jù)此書寫電解方程式；
（4）根據(jù)c（Cu²⁺）/c（Zn²⁺）=$\frac{c（C{u}^{2+}）c（S{\;}^{2-}）}{c（Z{n}^{2+}）c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（CuS）}{Ksp（ZnS）}$計算；

解答 解：（1）利用蓋斯定律，將①×2+②×2+③可得反應(yīng)2H₂S（g）+4CH₃OH（l）+O₂（g）=2（CH₃）₂SO（l）+2H₂O（g），所以生成l mol二甲基亞砜的△H=△H₁+△H₂+$\frac{1}{2}$△H₃，根據(jù)題中的三個反應(yīng)可知，二氧化氮氧化（CH₃）₂S，得到一氧化氮，一氧化氮又被氧化成二氧化氮，所以循環(huán)的物質(zhì)是NO₂，
故答案為：△H₁+△H₂+$\frac{1}{2}$△H₃；NO₂；
（2）H₂S起始濃度為5mol•L^-1，985℃時H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，則
                         2H₂S（g）?2H₂（g）+S₂（g），
開始（mol•L^-1） 5                     0           0
轉(zhuǎn)化（mol•L^-1） 0.4×5              2            1
平衡（mol•L^-1）  3                    2            1
K=$\frac{1×{2}^{2}}{{3}^{2}}$=0.44；隨著溫度升高，反應(yīng)速率逐漸加快，達到平衡所需時間縮短，所以曲線b向曲線a逼近；
當(dāng)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時v_正=v_逆，根據(jù)v_正=k_正x²（H₂S），v_逆=k_逆x²（H₂）x（S₂），可得k_正x²（H₂S）=k_逆x²（H₂）x（S₂），所以k_正=k•k_逆，k_逆=$\frac{k{\;}_{正}}{k}$，
故答案為：0.44；溫度升高，反應(yīng)速率加快，達到平衡所需時間縮短；$\frac{k{\;}_{正}}{k}$；
（3）根據(jù)裝置圖可知，①反應(yīng)池中用鐵離子將硫化氫氧化成硫，鐵離子被還原成亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為H₂S+2Fe³⁺=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，
故答案為：H₂S+2Fe³⁺=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；
②反應(yīng)后的溶液為氯化亞鐵溶液，電解氯化亞鐵時，陽極上亞鐵離子被氧化成鐵郭，陰極上水中的氫離子被還原成氫氣，所以電解的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Fe³⁺+H₂↑，
故答案為：2Fe²⁺+2H⁺$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Fe³⁺+H₂↑；
（4）根據(jù)題意，c（Cu²⁺）/c（Zn²⁺）=$\frac{c（C{u}^{2+}）c（S{\;}^{2-}）}{c（Z{n}^{2+}）c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（CuS）}{Ksp（ZnS）}$=$\frac{1.3×10{\;}^{-36}}{2.0×10{\;}^{-22}}$=6.5×10^-15，
故答案為：6.5×10^-15．

點評 本題主要考查了蓋斯定律的應(yīng)用、平衡狀態(tài)的判斷、沉淀溶解的平衡計算以及電化學(xué)知識，難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．