Question

COS 、H₂S是许多煤化工产品的原料气。已知

Ⅰ.COS(g)+H₂(g)H₂S(g)+CO(g)    △H=X kJ·mol^－1；

Ⅱ.CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)   △H =－42 kJ·mol^－1；

（1）断裂1 mol分子中的化学键所需吸收的能量如下表所示：

分子	COS(g)	H2(g)	CO(g)	H2S(g)	H2O(g)	CO2(g)
能量/kJ·mol^－1	1319	442	1076	678	930	1606

X=___________。

（2）向10 L容积不变的密闭容器中充入1 mol COS(g)、1 mol H₂(g)和1 mol H₂O(g)，进行上述两个反应，在T₁⁰C时达到平衡，体系内CO的体积分数为5%(如下图M点)。

请回答下列问题：

①请在图中画出以M为起点，从T₁℃开始升温过程中CO的平衡体积分数随温度变化的曲线。_____

②T₁℃时，测得平衡时体系中COS的物质的量为0.80 mol，则平衡时H₂O的转化率为_________。

（3）现有两个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器M、N，在M中充入1 mol CO和1 mol H₂O，在N中充入1 mol CO₂和1 mol H₂，均在700 ℃下开始按Ⅱ进行反应。达到平衡时，下列说法正确的是_______。

A.容器M、N中正反应速率相同

B.容器M中CO的物质的量比容器N中的多

C.容器M、N中反应的平衡常数相同

D.容器M中CO的转化率与容器N中CO₂的转化率之和小于1

（4）氢硫酸、碳酸均为二元弱酸，其常温下的电离常数如下表：

	H2CO3	H2S
Ka1	4.4×10^－7	1.3×10^－7
Ka2	4.7×10^－11	7.1×10^－15

煤的气化过程中产生的H₂S可用足量的Na₂CO₃溶液吸收，该反应的离子方程式为

______________________________________；常温下，用100mL 0.1mol·L^－1NaOH溶液吸收224mL(标况)H₂S气体，反应后离子浓度从大到小顺序为_____________________。

（5）25℃时，用Na₂S沉淀Cu²⁺、Sn²⁺两种金属离子(M²⁺)，所需S^2－最低浓度的对数值lgc(S^2－)与lgc(M²⁺)的关系如图所示：

①25℃时Ksp(CuS)＝__________________。

②25℃时向50.0mL Sn²⁺、Cu²⁺浓度均为0.01mol·L^－1的混合溶液中逐滴加入Na₂S溶液到50.0mL时开始生成SnS沉淀，此时溶液中Cu²⁺浓度为__________mol/L。

Answer

+7 5.0% B D H2S+CO32－＝HS－+HCO3－ c(Na+)＞c(HS－)＞c(OH－) ＞c(H+)＞ c(S2－) 1×10－35 5×10－13

【解析】（1）由△H=反应物总键能-生成物总键能=（1319+442-678-1076）kJ·mol－1=7 kJ·mol－1，所以X=7。

（2）①由已知，反应Ⅰ的△H>0，升温平衡右移，CO的平衡体积分数增大，反应Ⅱ的△H<0，升温平衡左移，CO的平衡体积分数增大，所以曲线为：；②反应Ⅰ和Ⅱ都是气体分子数不变的反应，反应前共3mol气体，平衡时CO的体积分数（等于物质的量分数）为5%，所以CO为0.15mol，又因为平衡时体系中COS为0.80mol，所以反应Ⅰ生成CO 0.20mol，综上，反应Ⅱ消耗CO 0.05mol，故H2O(g)反应0.05mol，则平衡时H2O的转化率为5%。

（3）A项，在M中充入1molCO和1molH2O（g），在N中充入1molCO2和1molH2，开始时，容器M中正反应速率最大，N中正反应速率为零，因为是恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器，反应Ⅱ正方向放热，所以达到平衡时，容器M温度大于700℃，容器N温度小于700℃，故容器M中正反应速率大于N中正反应速率，A错误；若为恒温，则M、N等效，但两者温度不同，M>N，不利于容器M平衡向正反应方向移动，故容器M中CO的物质的量比N中的多，B正确；C项，M、N温度不同，故反应的平衡常数不同，C错误；D项，若为恒温，则M、N等效，容器M中CO的转化率与容器N中CO2的转化率之和等于1，但两者温度不同，平衡时，容器M温度大于700℃，N温度小于700℃，有利于M平衡向逆反应方向移动，有利于N平衡向正反应方向移动，故容器M中CO的转化率相应减小，容器N中CO2的转化率也相应减小，所以容器M中CO的转化率与容器N中CO2的转化率之和小于1，D正确。综上，选BD。

（4）Ka值越大，酸性越强，故酸性：H2CO3>H2S>HCO3->HS-，H2S与足量Na2CO3溶液反应的离子方程式为：H2S+CO32-＝HS-+HCO3-；224mL(标况)H2S气体的物质的量是0.01mol，与100mL 0.1mol·L－1NaOH溶液恰好反应生成NaHS溶液，故反应后离子浓度从大到小顺序为c(Na+)＞c(HS－)＞c(OH－)＞c(H+)＞c(S2－)。

（5）①25℃时，CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：CuS（s）Cu2+（aq）+S2-（aq），所以Ksp（CuS）=c（Cu2+）×c（S2-）=10-25×10-10=10-35；②c（S2-）=Ksp（SnS）÷c（Sn2+）=10－25mol2•L-2÷（0.01mol•L-1÷2）=2×10-23mol•L-1，所以c（Cu2+）=Ksp（CuS）÷c（S2-）=10－35mol2•L-2÷2×10-23mol•L-1=5×10－13mol•L-1。

点睛：本题综合考查化学反应原理知识，涉及焓变的计算、反应速率、等效平衡、转化率、电离平衡、离子浓度大小比较、沉淀溶解平衡等知识，综合性较强，注重能力考查。注意（3）小题绝热容器中的反应，不是等效平衡，但通过假设建立等效平衡，问题就变得好理解了；（5）小题注意通过图像得出Ksp的方法。