Question

硫单质及其化合物在化工生成等领城应用广泛。

(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) +CO₂ (g)=CaCO₃ △H=-1 78.3kJ•mol^-1

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

c.2 CaSO₃(s) + O₂(g)=2CaSO₄(s)    △H =-2314.8 kJ•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：HSO₃^-的K_a1=1.5×l0^-2, K_a2=l.0×l0^-7)。

(2)煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O=C =S),该物质可转化为H₂S,反应为COS(g)+ H₂( g ) H₂S(g) +CO(g)   △H > 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 2 mol H-S 键的同时形成 1 mol H-H 键

②T℃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 __________。T₁℃ 时，向容积为 10 L 的恒容密闭容器中充入 1 molCOS(g)和1 mol H₂ (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，其结构式如图所示：

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^-，1 molS₂O₈^2-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______________________。

(4)NaHS 可用作处理含 Hg²⁺的污水的沉淀剂，已知 25℃时，反应 Hg²⁺(aq) + HS^-( aq) HgS(s) + H⁺(aq) 的平衡常数 K=l.75×l0³⁸ ,H₂S的电离平衡常数K_a1=1.3×l0^-7 , K_a2= 7.0×l 0^-15,则K_sp(HgS) =__________________。

Answer

CaO (s) + SO2(g}= CaCO3(s) △H=-402.0kJ•moj-1 6 bc 4 66. 7% 0.4 2SO42--2e一= S2O82- 4.0×10-53

【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-。

(4) 由已知反应a. Hg2+(aq) + HS-( aq) HgS(s) + H+(aq) K=l.75×l038

b. HS-( aq) H+(aq) + S2-( aq) Ka2= 7.0×l 0-15

反应b-a得HgS(s) Hg2+(aq) + S2- (aq)，则Ksp(HgS) ==4.0×10-53。