Question

合理处理燃气中的H₂S，不仅可减少对大气的污染，还可进行资源化利用。回答下列问题：

（1）H₂S和S的燃烧热如表所示，

物质	燃烧热/△H（kJ•mol^-1）
H2S	-a
S	-b

请写出常温下H₂S与SO₂反应的热化学方程式______。    

（2）可以把H₂S设计为一种燃料电池，原理如图a所示：其中，Fe²⁺在电池工作中的作用是______；请写出 I室发生的离子方程式______。

（3）为探究H₂S的直接热解2H₂S（g）=2H₂（g ）+S₂（g）。在一体积为2L的密闭容器中充入2 mol H₂S与1 molAr （起到稀释作用），进行实验。

①某同学测出不同温度下H₂S的物质的量与反应时间的图象，图b是截取该图象的中间某部分。请计算T₂温度下，0-l0s内，H₂S的反应速率v=______mo•L^-1•s^-1；

②图b中，T₁、T₂、T₃三个温度，最高的是______；比较A点与B点的逆反应速率的大小，v_A（逆）______v_B（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）；

③图c是表示反应2H₂S（g）=2H₂（g）+S₂（g）平衡时，装置内各组分气体物质的量分数=与温度的关系（其中Ar气体变化曲线未画出）。请计算：C点的平衡常数K=______；D点平衡时，H₂S的转化率=______。

Answer

2H2S（g）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l）△H=（-2a+3b）kJ/mol 催化剂 2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S↓ 0.04 T3 ＞ 0.25 66.7%

【解析】

⑴H2S的燃烧热化学方程式：H2S(g) +O2(g)=SO2(g)+H2O(l) △H= －a kJ·mol-1，S的燃烧热化学方程式：S(s) +O2(g) =SO2(g) △H=－bkJ·mol-1，根据热化学方程式推导所求反应，再根据盖斯定律求△H。

⑵Fe2+在电池中呈现循环，根据催化剂特点判断，I室Fe3+将H2S氧化为S，据此书写方程式。

⑶①反应速率为单位时间内浓度的变化量，根据图象剩余1.2mol H2S，结合起始量即可计算H2S的反应速率；②根据吸热反应，温度越高，转化率越高；结合温度对反应速率的影响，温度越高，反应速率越高；③已知H2S起始量，可设其变化量为xmol，列出三段式，在根据不同条件下不同物质物质的量的关系解答x，最后求解C点的平衡常数K，H2S的转化率。

⑴H2S的燃烧热化学方程式：H2S(g) +O2(g)=SO2(g)+H2O(l) △H=－a kJ·mol-1，S的燃烧热化学方程式：S(s) +O2(g) =SO2(g) △H=－bkJ·mol-1，根据盖斯定律，H2S与SO2反应的热化学方程式为：2H2S(g) +SO2(g) =3S(s) +2H2O(l)△H=(－2a+3b) kJ·mol-1，故答案为：2H2S(g) +SO2(g) =3S(s) +2H2O(l)△H=(－2a+3b) kJ·mol-1。

⑵Fe2+在电池工作中过程中循环利用，性质质量没有改变，所以Fe2+为催化剂，I室发生的反应为Fe3+氧化H2S，离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S↓，故答案为：2Fe3++H2S= 2Fe2++2H++S↓。

⑶①起始时充入2molH2S，根据图象可知10s时剩余1.2molH2S，则，故答案为：0.04。

②根据分解反应一般为吸热反应，温度越高，转化率越高，则T3温度最高，A点与B点所对应的各物质浓度均相同，但A点对应的T3最高，反应速率相对较高，所以vA(逆)＞vB(逆)，故答案为：T3；＞。

③由于起始时2 molH2S，设H2S变化量为xmol，列三段式：

C点时：平衡时H2S与H2的物质的量分数相同，则平衡时H2S与H2的物质的量相同，则2-2x=2x，x=0.5，则平衡时c(H2S) = 0.5mol∙L-1，c(H2)=0.5 mol∙L-1，c(S2)=0.25 mol∙L-1，平衡常数；D点时：平衡时S2与H2S的物质的量分数相同，则平衡时S2与H2S的物质的量相同，则2-2x=x，解得x= ，H2S的转化率；故答案为：0.25；66.7%。