硫的化合物在科研、生活及化学工业中具有重要的作用。(1)废水处理领域中,H2S或Na2S能使某些金属离子生成极...
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硫的化合物在科研、生活及化学工业中具有重要的作用。
(1)废水处理领域中,H2S或Na2S能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。25 ℃,在0.10 mol·L-1 H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如下表(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
pH | 3 | 5 | 7 | 9 | 11 |
c(S2-)/ (mol·L-1) | 1.4×10-15 | 1.4×10-11 | 6.8×10-8 | 1.3×10-5 | 1.3×10-3 |
某溶液含0.020 mol·L-1 Mn2+、0.10 mol·L-1 H2S,当溶液pH=5时,Mn2+开始沉淀,MnS的溶度积为_______。
(2)工业上采用高温分解H2S制取*气,其反应为2H2S(g)2H2(g)+S2(g),在膜反应器中分离出H2。
①在密闭容器中,充入0.10 mol H2S(g),发生反应2H2S(g)2H2(g)+S2(g),控制不同温度和压强进行实验,结果如下图。
图中压强p1、p2、p3由大到小的顺序为________________________________。
②若容器的容积为2.0 L,则压强为p3,温度为950 ℃时,反应经3 h达到平衡,化学反应速率v(S2)=____。
③若压强p2=7.2 MPa、温度为975 ℃时,该反应的平衡常数Kp=__________________(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数,结果保留两位有效数字)。
【回答】
【*】 (1). 2.8×10-13 (2). p3>p2>p1 (3). 0.0025 mol·L-1·h-1 (4). 0.53
【解析】
【分析】
(1)根据表格数据,溶液的pH=5,c(S2-)=1.4×10-11mol•L-1,Mn2+开始沉淀,结合Ksp=c(Mn2+)•c(S2-)计算;
(2)①2H2S(g)2H2(g)+S2(g)为气体体积增大的反应,根据压强对平衡的影响结合图像分析判断;②950℃时,压强为p3,H2S的转化率为30%,计算出H2S的物质的量的变化量,计算v(H2S),再根据方程式计算v(S2);③压强p2=7.2 MPa、温度为975 ℃时,H2S的转化率为40%,根据三段式计算。
【详解】(1)根据表格数据,溶液的pH=5,c(S2-)=1.4×10-11mol•L-1,Mn2+开始沉淀,所以Ksp=c(Mn2+)•c(S2-)=1.4×10-11mol•L-1×0.020mol•L-1=2.8×10-13,故*为:2.8×10-13;
(2)①2H2S(g)2H2(g)+S2(g)为气体体积增大的反应,压强越大,H2S的转化率越低,因此压强p1、p2、p3由大到小的顺序为p3>p2>p1,故*为:p3>p2>p1;
②950℃时,压强为p3,H2S的转化率为30%,H2S的物质的量的变化量△n=0.1mol×30%=0.03mol,因此v(H2S)===0.005mol/(L•h),则v(S2)=v(H2S)=0.0025mol/(L•h), 故*为:0.0025mol/(L•h);
③压强p2=7.2 MPa、温度为975 ℃时,H2S的转化率为40%,H2S的物质的量的变化量为0.1mol×40%=0.04mol,
2H2S(g)2H2(g)+S2(g)
起始量(mol) 0.1 0 0
变化量(mol) 0.04 0.04 0.02
平衡量(mol) 0.06 0.04 0.02
平衡常数Kp==0.53 MPa,故*为:0.53 MPa。
知识点:非金属元素的单质及其化合物
题型:实验,探究题
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