Question

H₂S作为一种有毒气体，广泛存在于石油、化工、冶金、天然气等行业的废气中，脱除气体中的硫化氢对于保护环境、合理利用资源都有着现实而重要的意义。

请回答下列问题：

(1)H₂S的电子式为____________，其热稳定性弱于HCl的原因是____________。

(2)用H₂S和天然气生产CS₂的反应为CH₄(g)+2H₂S(g) CS₂(l)+4H₂(g)。

已知：I．CH₄(g)+4S(s) CS₂(g)+2H₂S(g)    △H₁=akJ·mol^－1；

II．S(s)+H₂(g) H₂S(g)         △H₂=bkJ·mol^－1；

Ⅲ．CS₂(1) CS₂(g)    △H₃=ckJ·mol^－1；

则反应CH₄(g)+2H₂S(g) CS₂(1)+4H₂(g)的△H=____________ kJ·mol^－1(用含a、b、c的代数式表示)。

(3)800℃时，将一定量的H₂S气体充入恒容密闭容器中，发生反应H₂S(g) S(s)+H₂(g)，tmin后反应达到化学平衡状态，测得容器中H₂与H₂S的质量浓度分别为0.02g/L、0.34g/L，则H₂S的初始浓度_______mol/L，该温度下，反应的化学平衡常数K=______。

(4)向恒压密闭容器中充入0.1 molCH₄和0.2molH₂S，发生反应CH₄(g)+2H₂S(g) CS₂(g)+4H₂(g)，测得不同温度下，CH₄的平衡转化率(%)与温度(℃)的关系如图所示：

①该反应的活化能：E_正____________E_逆(填“＞”“＜”或“=”)

②若初始容积为V₀L，1200℃反应达到平衡时，容器的容积为____________L(用含V₀的代数式表示)。

③1200℃时，欲提高CH₄的平衡转化率，可以采取的措施是____________(填选项字母)。

A．增大压强        B．再充入CH₄

C．再充入H₂S   D．充入He            E．使用高效催化剂

(5)H₂S废气可用碳酸钠溶液吸收，将吸收足量H₂S气体后的溶液加入到如图所示的电解池中进行电解，在阳极生成有工业价值的Na₂S₂O₃，电解时阳极的电极反应式为____________。

Answer

S元素的非金属性弱于Cl元素（合理即可） a-4b-c 0.02 1 ＞ CD 2HS- + 8OH--8e-=S2O32-+5H2O

【解析】

(1)H2S为共价化合物，原子之间形成共用电子对；通常元素的非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，据此比较判断；

(2)根据已知的热化学方程式和盖斯定律进行计算；

(3)根据反应方程式的比例关系计算平衡时刻各气体物质的浓度，进而计算化学平衡常数；

(4)①先根据温度对CH4平衡转化率的影响判断反应的热效应，再根据反应热=反应物断键吸收的能量-生成物成键放出的能量，判断正逆反应的活化能的大小；

②由图可知CH4的平衡转化率为80%，列三段式计算平衡时刻混合气体总物质的量，再根据恒压条件下，气体物质的量之比等于气体的体积之比计算平衡气体的体积；

③根据外界条件改变对平衡移动的影响进行分析；

(5)由已知信息知电解NaHS溶液，在阳极生成Na2S2O3，确定阳极产物，再结合NaHS溶液显碱性配平电极反应式。

(1)H2S为共价化合物，其电子式为，通常元素的非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，非金属性：Cl＞S，则H2S热稳定性弱于HCl，故答案为：；S元素的非金属性弱于Cl元素（合理即可）；

(2)已知：I．CH4(g)+4S(s) CS2(g)+2H2S(g) △H1=akJ·mol－1；

II．S(s)+H2(g) H2S(g) △H2=bkJ·mol－1；

Ⅲ．CS2(1) CS2(g) △H3=ckJ·mol－1；根据盖斯定律可知，由I-4II-III可得反应CH4(g)+2H2S(g) CS2(1)+4H2(g)，则△H= a-4b-c kJ·mol－1，故答案为：a-4b-c；

(3)t min后反应达到化学平衡状态，容器中H2与H2S的质量浓度分别为0.02g/L、0.34g/L，则H2与H2S的物质的量浓度分别为0.01mol/L、0.01mol/L，则△c(H2S)=△c(H2)=0.01mol/L，则H2S的初始浓度0.01mol/L+0.01mol/L=0.02 mol/L，该温度下，反应的化学平衡常数，故答案为：0.02；1；

(4)①由图像可知，随着温度的升高，CH4的平衡转化率增大，即升温平衡正向移动，则正反应为吸热反应，由此可知，该反应反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量，则E正＞E逆，故答案为：＞；

②反应初始充入0.1 molCH4和0.2molH2S，由图可知CH4的平衡转化率为80%，可列出三段式：

则平衡时，混合气体总物质的量为0.02+0.04+0.08+0.32=0.46mol，设平衡时容器的容积为VL，根据恒压条件下，气体物质的量之比等于气体的体积之比，可得，解得，，故答案为：；

③A. 增大压强，平衡逆向移动，CH4的平衡转化率降低，A项不符合；

B. 根据加入一种反应物，可以提高另一反应物的转化率，而本身的转化率降低，可知再充入CH4，CH4的平衡转化率降低，B项不符合；

C. 由B项分析可知，再充入H2S，平衡正向移动，CH4的消耗量增多，平衡转化率增大，C项符合；

D. 向恒压密闭容器充入He，容器容积增大，相当于减压，平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大，D项符合；

E. 催化剂只能加快反应速率，不影响平衡移动，E项不符合；故答案为：CD；

(5)足量的H2S气体与碳酸钠溶液发生反应2H2S+Na2CO3=2NaHS+H2O+CO2，电解NaHS溶液，在阳极生成Na2S2O3，S元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，NaHS溶液显碱性，则电解时阳极的电极反应式为2HS- + 8OH--8e-=S2O32-+5H2O，故答案为：2HS- + 8OH-+8e-=S2O32-+5H2O。