Question

硫单质及其化合物在化工生成等领域应用广泛。

（1）工业尾气中的SO₂一直是环境污染的主要原因之一，工业上常采用如下方法降低尾气中的含硫量：

①方法1：燃煤中加入生石灰，将SO₂转化为CaSO₃，再氧化为CaSO₄

已知：a. CaO(s)+CO(g)=CaCO₃(s)       ΔH=-178.3kJ·mol^-1

b.2CaCO₃(s)+2SO₂(g)+O₂(g)=2CaSO₄(s)+2CO₂(g)    ΔH=-2762.2kJ·mol^-1

c.2CaSO₃(s)+O₂(g)=2CaSO₄(s)  ΔH=-2314.8kJ·mol^-1

写出CaO(s)与SO₂(g)反应生成CaSO₃(s)的热化学方程式：_________________。

②方法2：用氨水将SO₂转化为NH₄HSO₃，再氧化为(NH₄)₂SO₄。实验测得NH₄HSO₃溶液中= 1500，则溶液的pH为______________（已知：H₂SO₃的K_a1=1.5×10^-2，K_a2=1.0×10^-7）。

（2）煤制得的化工原料气中含有羰基硫(0=C=S)，该物质可转化为H₂S，反应为COS(g) +H₂(g)H₂S(g)+CO(g)  ΔH＞0。

①恒温恒容条件下，密闭容器中发生上述反应，下列事实不能说明反应达到平衡状态的是__________(填字母)。

a.COS的浓度保持不变          b.化学平衡常数不再改变

c.混合气体的密度不再改变      d.形成2molH-S键的同时形成1mol H-H键

②T₁℃时，在恒容的密闭容器中，将定量的CO和H₂S混合加热并达到下列平衡：H₂S(g)+ CO(g) COS(g)+H₂(g)，K=0 25，则该温度下反应COS(g)+H₂(g) H₂S(g)+ CO(g)的平衡常数K=__________。

③T₁℃时，向容积为10 L的恒容密闭容器中充入1mol COS(g)和1molH₂(g)，达到平衡时COS的转化率为______________________。

（3）过二硫酸(H₂S₂O₈)是一种强氧化性酸，其结构式为。

①在Ag⁺催化作用下，S₂O₈^2-能与Mn²⁺在水溶液中发生反应生成SO₄^2-和MnO₄^-，1mol S₂O₈^2-能氧化的Mn²⁺的物质的量为_________mol。

②工业上可用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。则阳极的电极反应式为______________________。

Answer

CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s) ΔH=-402.0kJ·mol-1 6 bc 4 66.7% 0.4 2SO42--2e-=S2O82-

【解析】

（1）①已知：a. CaO(s)+CO(g)=CaCO3(s) ΔH=-178.3kJ·mol-1

b.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-2762.2kJ·mol-1

c.2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-2314.8kJ·mol-1

根据盖斯定律(b-c)/2+a即得到CaO(s)与SO2(g)反应生成CaSO3(s)的热化学方程式：CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s) ΔH=-402.0kJ·mol-1。

②Ka1=c(H+)c(HSO3-)/c(H2SO3)、Ka2=c(H+)c(SO32-)/c(HSO3-，则Ka1Ka2=c2(H+)·=1.5×10-2×1.0×10-7，解得c(H+)=1×10-6，溶液的pH为6。

（2）COS(g) +H2(g)H2S(g)+CO(g) ΔH＞0。

①恒温恒容条件下，密闭容器中发生上述反应，a.COS的浓度保持不变说明化学反应达到平衡状态了；b.化学平衡常数只和温度有关，不受浓度影响，所以不能作为判断平衡的依据；c.混合气体的密度=m/V，恒容V定值，都是气体所以m不变，故c不能；d.形成2molH-S键的同时形成1mol H-H键说明正逆反应速率相等，故可以作为判断平衡的标志。答案：bc。

②T1℃时H2S(g)+ CO(s) COS(g)+H2(g)的K=c(COS)c(H2)/c(CO)c(H2S)=0.25，COS(g)+H2(g)=H2S(g)+ CO(s)的K=c(CO)c(H2S)/c(COS)c(H2))=1/0.25=4。

③

K=x·x/(0.1-x)·(0.1-x)=4，解得x=0.0667，COS的转化率为0.0667/0.1×100%=66.7%。

（3）①根据方程式5S2O82-+ 2Mn2+ +8H2O＝10SO42-+2MnO4-+16H+可知1mol S2O82-能氧化的Mn2+的物质的量为0.4mol。

②用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。根据氧化还原原理知阳极SO42-失电子，则阳极的电极反应式为2SO42--2e-=S2O82-。