Question

废气中的H₂S通过高温热分解可制取氢气：2H₂S(g)2H₂(g)＋S₂(g)。现在3L密闭容器中，控制不同温度进行H₂S分解实验。

（1）某温度时，测得反应体系中有气体1.3lmol，反应1 min后，测得气体为l.37mol,则tmin 内H₂的生成速率为___________。

（2）某温度时，H₂S的转化率达到最大值的依据是_____________(选填编号)。

a．气体的压强不发生变化       b．气体的密度不发生变化

c．不发生变化     d．单位时间里分解的H₂S和生成的H₂一样多

（3）实验结果如下图。图中曲线a表示H₂S的平衡转化率与温度关系，曲线b表示不同温度下、反应经过相同时间且未达到化学平衡时H₂S的转化率。该反应为_____反应（填“放热”或“吸热”）。曲线b随温度的升高，向曲线a通近的原因是_________。在容器体积不变的情况下，如果要提高H₂的体积分数，可采取的一种措施是________。

（4）使1LH₂S与20L空气（空气中O₂体积分数为0.2）完全反应后恢复到室温，混合气体的体积是______L 。若2gH₂S完全燃烧后生成二氧化硫和水蒸气，同时放出29.4 kJ的热量，该反应的热化学方程式是__________________。

Answer

0.04/t mol/(L·min) a、c 吸热 随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短 升高反应温度，及时分离S2气体等（任写一条，合理即可） 19.5 2H2S(g)+3O2(g)→2SO2(g)+2H2O(g)+999.6kJ

【解析】（1）根据方程式可知每生成2mol氢气，气体减少1L。温度时，测得反应体系中有气体1.3lmol，反应1 min后，测得气体为l.37mol，气体减少0.06mol，所以生成氢气是0.12mol，浓度是0.04mol/L，则tmin 内H2的生成速率为0.04/t mol/(L·min)。（2）某温度时，H2S的转化率达到最大值，说明达到平衡状态，a．正反应体积增加，则气体的压强不发生变化说明达到平衡状态，a正确；b．密度是混合气体的质量和容器容积的比值，质量和容积均不变，因此气体的密度不发生变化不能说明达到平衡状态，b错误；c．表示平衡常数，因此能说明达到平衡状态，c正确；d．单位时间里分解的H2S和生成的H2一样多均表示正逆反应速率，不能说明达到平衡状态，d错误，答案选ac；（3）根据图像可知升高温度转化率增大，说明升高温度平衡向正反应方向进行，因此该反应为吸热反应。由于随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短，所以曲线b随温度的升高，向曲线a靠近。正反应是体积增大、吸热的可逆反应，因此在容器体积不变的情况下，如果要提高H2的体积分数，可采取的措施是升高反应温度，及时分离S2气体等。（4）20L空气中氧气的体积是20L×0.2=4L，氧气和H2S反应的方程式为2H2S+3O2→2SO2+2H2O，这说明氧气过量，剩余氧气是4L－1.5L＝2.5L；生成SO2是1L，则完全反应后恢复到室温，混合气体的体积是16L＋2.5L＋1L＝19.5L。若2gH2S完全燃烧后生成二氧化硫和水蒸气，同时放出29.4 kJ的热量，则2molH2S完全反应放出的热量是，因此该反应的热化学方程式是 2H2S(g)+3O2(g)→2SO2(g)+2H2O(g)+999.6kJ。

点睛：本题考查的知识点较多，综合性强难度较大。难点和易错点是平衡状态判断以及外界条件对平衡状态的影响以及平衡图像分析。关于平衡状态判断需要注意可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。