题目
油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：（1）已知下列反应的热化学方程式：①2H2S（g）+3O2（g）═2SO2（g）+2H2O（g）ΔH1=-1036kJ•mol-1②4H2S（g）+2SO2（g）═3S2（g）+4H2O（g）ΔH2=94kJ•mol-1③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）ΔH3=-484kJ•mol-1计算H2S热分解反应④2H2S（g）═S2（g）+2H2（g）的ΔH4= ____ kJ•mol-1。（2）较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是，利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是 ____ ，缺点是 ____ 。（3）在1470K、100kPa反应条件下，将n（H2S）：n（Ar）=1：4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为 ____ ，平衡常数Kp= ____ kPa。（4）在1373K、100kPa反应条件下，对于n（H2S）：n（Ar）分别为4：1、1：1、1：4、1：9、1：19的H2S-Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。60. ē-|||-56.-|||-C-|||-a-|||-12- 过-|||-8-|||-4.-|||-0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8-|||-时间/s①n（H2S）：n（Ar）越小，H2S平衡转化率 ____ ，理由是 ____ 。②n（H2S）：n（Ar）=1：9对应图中曲线 ____ ，计算其在0～0.1s之间，H2S分压的平均变化率为 ____ kPa⋅s-1。
油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
（1）已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S（g）+3O2（g）═2SO2（g）+2H2O（g）ΔH1=-1036kJ•mol-1
②4H2S（g）+2SO2（g）═3S2（g）+4H2O（g）ΔH2=94kJ•mol-1
③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）ΔH3=-484kJ•mol-1
计算H2S热分解反应④2H2S（g）═S2（g）+2H2（g）的ΔH4= ____ kJ•mol-1。
（2）较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是，利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是 ____ ，缺点是 ____ 。
（3）在1470K、100kPa反应条件下，将n（H2S）：n（Ar）=1：4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为 ____ ，平衡常数Kp= ____ kPa。
（4）在1373K、100kPa反应条件下，对于n（H2S）：n（Ar）分别为4：1、1：1、1：4、1：9、1：19的H2S-Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。
①n（H2S）：n（Ar）越小，H2S平衡转化率 ____ ，理由是 ____ 。
②n（H2S）：n（Ar）=1：9对应图中曲线 ____ ，计算其在0～0.1s之间，H2S分压的平均变化率为 ____ kPa⋅s-1。
（1）已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S（g）+3O2（g）═2SO2（g）+2H2O（g）ΔH1=-1036kJ•mol-1
②4H2S（g）+2SO2（g）═3S2（g）+4H2O（g）ΔH2=94kJ•mol-1
③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）ΔH3=-484kJ•mol-1
计算H2S热分解反应④2H2S（g）═S2（g）+2H2（g）的ΔH4= ____ kJ•mol-1。
（2）较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是，利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是 ____ ，缺点是 ____ 。
（3）在1470K、100kPa反应条件下，将n（H2S）：n（Ar）=1：4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为 ____ ，平衡常数Kp= ____ kPa。
（4）在1373K、100kPa反应条件下，对于n（H2S）：n（Ar）分别为4：1、1：1、1：4、1：9、1：19的H2S-Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。
①n（H2S）：n（Ar）越小，H2S平衡转化率 ____ ，理由是 ____ 。
②n（H2S）：n（Ar）=1：9对应图中曲线 ____ ，计算其在0～0.1s之间，H2S分压的平均变化率为 ____ kPa⋅s-1。
题目解答
答案
解：（1）已知：①2H2S（g）+3O2（g）=2SO2（g）+2H2O（g） ΔH1=-1036kJ/mol
②4H2S（g）+2SO2（g）=3S2（g）+4H2O（g）△H2=+94kJ/mol
③2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H3=-484kJ/mol
根据盖斯定律（①+②）×$\frac{1}{3}$-③即得到2H2S（g）=S2（g）+2H2（g）的△H4=（-1036+94）kJ/mol×$\frac{1}{3}$+484kJ/mol=+170 kJ/mol，
故答案为：+170；
（2）根据盖斯定律（①+②）×$\frac{1}{3}$可得2H2S（g）+O2（g）=S2（g）+2H2O（g）△H=（-1036+94）kJ/mol×$\frac{1}{3}$=-314kJ/mol，因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式可知，高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成，因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢气作燃料；但由于高温分解H2S会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高，
故答案为：副产物氢气可作燃料；耗能高；
（3）假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，根据三段式可知：
2H2S（g）═S2（g）+2H2（g）
起始（mol） 1 0 0
变化（mol） x 0.5x x
平衡（mol） 1-x 0.5x x
平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1-x=x，解得x=0.5，所以H2S的平衡转化率为$\frac{0.5mol}{1mol}×100%$=50%，所以平衡常数Kp═$\frac{p（{S}_{2}）×{p}^{2}（{H}_{2}）}{{p}^{2}（{H}_{2}S）}$=$\frac{\frac{0.25}{5.25}×100kPa×（\frac{0.5}{5.25}×100kPa）^{2}}{（\frac{0.5}{5.25}×100kPa）^{2}}$≈4.76kPa，
故答案为：50%；4.76；
（4）①由于正反应是体积增大的可逆反应，n（H2S）：n（Ar）越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高，
故答案为：越高；n（H2S）：n（Ar）越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S平衡转化率越高；
②n（H2S）：n（Ar）越小，H2S平衡转化率越高，所以n（H2S）：n（Ar）=1：9，对应的曲线是d；根据图像可知n（H2S）：n（Ar）=1：9，反应进行到0.1s时H2S转化率为0.24，假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和9mol，则根据三段式可知：
2H2S（g）═S2（g）+2H2（g）
起始（mol） 1 0 0
变化（mol） 0.24 0.12 0.24
平衡（mol） 0.76 0.12 0.24
此时H2S的压强为$\frac{0.76mol}{（0.76+0.12+0.24+9）mol}×100kPa$≈7.51kPa，H2S的起始压强为10kPa，所以H2S分压的平均变化率为$\frac{10kPa-7.51kPa}{0.1s}$=24.9kPa•s-1，
故答案为：d；24.9。
②4H2S（g）+2SO2（g）=3S2（g）+4H2O（g）△H2=+94kJ/mol
③2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H3=-484kJ/mol
根据盖斯定律（①+②）×$\frac{1}{3}$-③即得到2H2S（g）=S2（g）+2H2（g）的△H4=（-1036+94）kJ/mol×$\frac{1}{3}$+484kJ/mol=+170 kJ/mol，
故答案为：+170；
（2）根据盖斯定律（①+②）×$\frac{1}{3}$可得2H2S（g）+O2（g）=S2（g）+2H2O（g）△H=（-1036+94）kJ/mol×$\frac{1}{3}$=-314kJ/mol，因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式可知，高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成，因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢气作燃料；但由于高温分解H2S会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高，
故答案为：副产物氢气可作燃料；耗能高；
（3）假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，根据三段式可知：
2H2S（g）═S2（g）+2H2（g）
起始（mol） 1 0 0
变化（mol） x 0.5x x
平衡（mol） 1-x 0.5x x
平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1-x=x，解得x=0.5，所以H2S的平衡转化率为$\frac{0.5mol}{1mol}×100%$=50%，所以平衡常数Kp═$\frac{p（{S}_{2}）×{p}^{2}（{H}_{2}）}{{p}^{2}（{H}_{2}S）}$=$\frac{\frac{0.25}{5.25}×100kPa×（\frac{0.5}{5.25}×100kPa）^{2}}{（\frac{0.5}{5.25}×100kPa）^{2}}$≈4.76kPa，
故答案为：50%；4.76；
（4）①由于正反应是体积增大的可逆反应，n（H2S）：n（Ar）越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高，
故答案为：越高；n（H2S）：n（Ar）越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S平衡转化率越高；
②n（H2S）：n（Ar）越小，H2S平衡转化率越高，所以n（H2S）：n（Ar）=1：9，对应的曲线是d；根据图像可知n（H2S）：n（Ar）=1：9，反应进行到0.1s时H2S转化率为0.24，假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和9mol，则根据三段式可知：
2H2S（g）═S2（g）+2H2（g）
起始（mol） 1 0 0
变化（mol） 0.24 0.12 0.24
平衡（mol） 0.76 0.12 0.24
此时H2S的压强为$\frac{0.76mol}{（0.76+0.12+0.24+9）mol}×100kPa$≈7.51kPa，H2S的起始压强为10kPa，所以H2S分压的平均变化率为$\frac{10kPa-7.51kPa}{0.1s}$=24.9kPa•s-1，
故答案为：d；24.9。