Question

CS₂是一种常见溶剂，还可用于生产人造粘胶纤维等。回答下列问题：

(1)CS₂与酸性KMnO₄溶液反应，产物为CO₂和硫酸盐，该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为 _______(MnO₄^-被还原为Mn²⁺)

(2)甲烷硫磺法制取CS₂的反应为CH₄(g)+2S₂(g)CS₂(g)+2H₂S(g)   △H。

① 在恒温恒容密闭容器中进行该反应时，能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填字母)

A.v_正(S₂)=2v_逆(CS₂)

B.容器内气体的密度不再随时间变化

C.容器内气体的总压强不再随时间变化

D.单位时间内断裂C-H键数目与断裂H—S键数目相等

②已知下列键能数据：

共价键	C—H	S=S	C=S	H—S
律能/kJ∙mol^-1	411	425	573	363

该反应的△H _______kJ•mol^-1

(3)在一密闭容器中，起始时向该容器中充入H₂S和CH₄且n(H₂S):n(CH₄)=2:1，发生反应：CH₄(g) +2H₂S(g)⇌CS₂(g) + 4H₂(g)。0.1MPa时，温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如图所示：

①该反应△H _______(填“>”或“<”)0。

②M点，H₂S的平衡转化率为_______，为提高H₂S的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是_______(列举一条)。

③N点，平衡分压p(CS₂)=_______MPa，对应温度下，该反应的K_P =_______(MPa)²。(K_P为以分压表示的平衡常数)

Answer

5:16 AD -104 ＞ 20% 减小起始时 9.1×10-3 6.6×10-4

【解析】

(1)CS2中C为+4价，S为-2价，所以与高锰酸钾反应时，变价元素分别是S和Mn，通过升降价守恒计算可得，还原剂和氧化剂的物质的量之比为；

(2)①A．当v正(S2)=2v逆(CS2)时，正逆反应速率相等，所以能证明反应达到平衡状态，A项正确；

B．反应，全为气体参与，且在恒温恒容条件下反应，根据公式ρ=，可知气体密度恒定，所以密度不变不一定平衡，B项错误；

C．反应气体总物质的量恒定，由公式可知，体系内压强恒定，所以压强不变不一定平衡，C项错误；

D．当单位时间内断裂C-H键数目与断裂H—S键数目相等时，正逆反应速率相等，反应一定处于平衡状态，D项正确；

答案选AD。

②由键能计算焓变的公式为ΔH=反应物总键能-生成物总键能，所以代入数据计算后该反应的ΔH=-104kJ/mol；

(3)①根据图像，随着温度升高，反应物H2S的量逐渐下降，所以反应是吸热反应，所以ΔH＞0；

②M点时，CH4与H2的物质的量分数相等，列三段式：

，所以有1-a=4a，a=0.2，那么H2S的转化率为；为提高硫化氢转化率，从平衡移动的角度分析还可以加压或者增加CH4的进料提高CH4与H2S的比例；

③N点时，硫化氢与氢气的物质的量分数相同，列三段式：

，所以2-2a=4a，a=，即N点时二硫化碳的物质的量分数为：，所以；通过三段式可知，，所以。