题目
利用CaS循环再生可将燃煤尾气中的SO2转化生产单质硫，涉及的主要反应如下：Ⅰ．CaS（s）+2SO2（g）⇌CaSO4（s）+S2（g）ΔH1Ⅱ．CaSO4（s）+4H2（g）⇌CaS（s）+4H2O（g）ΔH2Ⅲ．SO2（g）+3H2（g）⇌H2S（g）+2H2O（g）ΔH3恒容条件下，按1mol CaS，1mol SO2和0.1mol H2投料反应。平衡体系中，各气态物种的lgn随温度的变化关系如图所示，n为气态物种物质的量的值。已知：图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数K=108基本不变。0 S2-|||--1-|||-甲-|||--2|-|||-乙-|||-丙-|||-T→ 增大T1 T2回答下列问题：（1）反应4H2（g）+2SO2（g）⇌4H2O（g）+S2（g）的焓变ΔH= ____ （用含ΔH1、ΔH2的代数式表示）。（2）乙线所示物种为 ____ （填化学式）。反应Ⅲ的焓变ΔH3 ____ 0（填“＞”“＜”或“=”）。（3）T1温度下，体系达平衡时，乙线、丙线所示物种的物质的量相等，若丁线所示物种为amol,则S2为 ____ mol（用含a的代数式表示）；此时，CaS与CaSO4物质的量的差值n（CaS）-n（CaSO4）= ____ mol（用含a的最简代数式表示）。（4）T2温度下，体系达平衡后，压缩容器体积S2产率增大。与压缩前相比，重新达平衡时，H2S与H2物质的量之比(n（(H)_(2)S）)/(n（(H)_{2)）} ____ （填“增大”“减小”或“不变”），H2O物质的量n（H2O） ____ （填“增大”“减小”或“不变”）
利用CaS循环再生可将燃煤尾气中的SO2转化生产单质硫，涉及的主要反应如下：
Ⅰ．CaS（s）+2SO2（g）⇌CaSO4（s）+S2（g）ΔH1
Ⅱ．CaSO4（s）+4H2（g）⇌CaS（s）+4H2O（g）ΔH2
Ⅲ．SO2（g）+3H2（g）⇌H2S（g）+2H2O（g）ΔH3
恒容条件下，按1mol CaS，1mol SO2和0.1mol H2投料反应。平衡体系中，各气态物种的lgn随温度的变化关系如图所示，n为气态物种物质的量的值。
已知：图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数K=108基本不变。
回答下列问题：
（1）反应4H2（g）+2SO2（g）⇌4H2O（g）+S2（g）的焓变ΔH= ____ （用含ΔH1、ΔH2的代数式表示）。
（2）乙线所示物种为 ____ （填化学式）。反应Ⅲ的焓变ΔH3 ____ 0（填“＞”“＜”或“=”）。
（3）T1温度下，体系达平衡时，乙线、丙线所示物种的物质的量相等，若丁线所示物种为amol,则S2为 ____ mol（用含a的代数式表示）；此时，CaS与CaSO4物质的量的差值n（CaS）-n（CaSO4）= ____ mol（用含a的最简代数式表示）。
（4）T2温度下，体系达平衡后，压缩容器体积S2产率增大。与压缩前相比，重新达平衡时，H2S与H2物质的量之比$\frac{n（{H}_{2}S）}{n（{H}_{2}）}$ ____ （填“增大”“减小”或“不变”），H2O物质的量n（H2O） ____ （填“增大”“减小”或“不变”）
Ⅰ．CaS（s）+2SO2（g）⇌CaSO4（s）+S2（g）ΔH1
Ⅱ．CaSO4（s）+4H2（g）⇌CaS（s）+4H2O（g）ΔH2
Ⅲ．SO2（g）+3H2（g）⇌H2S（g）+2H2O（g）ΔH3
恒容条件下，按1mol CaS，1mol SO2和0.1mol H2投料反应。平衡体系中，各气态物种的lgn随温度的变化关系如图所示，n为气态物种物质的量的值。
已知：图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数K=108基本不变。
回答下列问题：
（1）反应4H2（g）+2SO2（g）⇌4H2O（g）+S2（g）的焓变ΔH= ____ （用含ΔH1、ΔH2的代数式表示）。
（2）乙线所示物种为 ____ （填化学式）。反应Ⅲ的焓变ΔH3 ____ 0（填“＞”“＜”或“=”）。
（3）T1温度下，体系达平衡时，乙线、丙线所示物种的物质的量相等，若丁线所示物种为amol,则S2为 ____ mol（用含a的代数式表示）；此时，CaS与CaSO4物质的量的差值n（CaS）-n（CaSO4）= ____ mol（用含a的最简代数式表示）。
（4）T2温度下，体系达平衡后，压缩容器体积S2产率增大。与压缩前相比，重新达平衡时，H2S与H2物质的量之比$\frac{n（{H}_{2}S）}{n（{H}_{2}）}$ ____ （填“增大”“减小”或“不变”），H2O物质的量n（H2O） ____ （填“增大”“减小”或“不变”）
题目解答
答案
（1）根据盖斯定律，Ⅰ+Ⅱ，可得，4H2（g）+2SO2（g）⇌4H2O（g）+S2（g） ΔH=ΔH1+ΔH2，
故答案为：ΔH1+ΔH2；
（2）图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数K=108基本不变，即K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$=108，则$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（{H}_{2}）}$=102，lg$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（{H}_{2}）}$=2，由图像可知，曲线乙代表H2O，丁代表H2；曲线甲代表H2S，由图可知，随温度升高，c（H2S）减小，反应Ⅲ逆向移动，说明反应Ⅲ为放热反应，即ΔH3＜0，
故答案为：H2O；＜；
（3）由题意知，丁线所示物种为amol,即n（H2）=amol,则n（H2O）=100amol,n（SO2）=100amol,根据H守恒，则n（H2S）=（0.1-a-100a）mol=（0.1-101a）mol,根据S守恒可求得n（S2）=$\frac{1}{2}$[1-（100a+0.1+101a）]mol=$\frac{1}{2}$（0.9+a）mol；根据O守恒，n（CaSO4）=$\frac{1}{4}$×（2-100a-200a）mol=$\frac{1}{4}$×（2-300a）mol,根据固态S守恒，可得n（CaS）=[1-$\frac{1}{4}$×（2-300a）]mol,CaS与CaSO4物质的量的差值n（CaS）-n（CaSO4）=[1-$\frac{1}{4}$×（2-300a）]mol-$\frac{1}{4}$×（2-300a）mol=150a,
故答案为：$\frac{1}{2}$（0.9+a）；150a；
（4）K3=$\frac{c（{H}_{2}S）×{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（S{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{c（{H}_{2}S）}{c（{H}_{2}）}$×$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（{H}_{2}）}$×$\frac{1}{c（S{O}_{2}）}$，T2温度下，体系达平衡后，压缩容器体积S2产率增大，反应1正向移动，c（SO2）增大，$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（{H}_{2}）}$为定值，K3为定值，则$\frac{c（{H}_{2}S）}{c（{H}_{2}）}$增大；根据H守恒，则n（H2S）+n（H2O）+n（H2）=0.1mol,即n（H2S）+1.01×n（H2O）=0.1mol,压强增大，反应Ⅲ正向移动，n（H2S）增大，则n（H2O）减小，
故答案为：增大；减小。
故答案为：ΔH1+ΔH2；
（2）图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数K=108基本不变，即K=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（{H}_{2}）}$=108，则$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（{H}_{2}）}$=102，lg$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（{H}_{2}）}$=2，由图像可知，曲线乙代表H2O，丁代表H2；曲线甲代表H2S，由图可知，随温度升高，c（H2S）减小，反应Ⅲ逆向移动，说明反应Ⅲ为放热反应，即ΔH3＜0，
故答案为：H2O；＜；
（3）由题意知，丁线所示物种为amol,即n（H2）=amol,则n（H2O）=100amol,n（SO2）=100amol,根据H守恒，则n（H2S）=（0.1-a-100a）mol=（0.1-101a）mol,根据S守恒可求得n（S2）=$\frac{1}{2}$[1-（100a+0.1+101a）]mol=$\frac{1}{2}$（0.9+a）mol；根据O守恒，n（CaSO4）=$\frac{1}{4}$×（2-100a-200a）mol=$\frac{1}{4}$×（2-300a）mol,根据固态S守恒，可得n（CaS）=[1-$\frac{1}{4}$×（2-300a）]mol,CaS与CaSO4物质的量的差值n（CaS）-n（CaSO4）=[1-$\frac{1}{4}$×（2-300a）]mol-$\frac{1}{4}$×（2-300a）mol=150a,
故答案为：$\frac{1}{2}$（0.9+a）；150a；
（4）K3=$\frac{c（{H}_{2}S）×{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（S{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{c（{H}_{2}S）}{c（{H}_{2}）}$×$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（{H}_{2}）}$×$\frac{1}{c（S{O}_{2}）}$，T2温度下，体系达平衡后，压缩容器体积S2产率增大，反应1正向移动，c（SO2）增大，$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（{H}_{2}）}$为定值，K3为定值，则$\frac{c（{H}_{2}S）}{c（{H}_{2}）}$增大；根据H守恒，则n（H2S）+n（H2O）+n（H2）=0.1mol,即n（H2S）+1.01×n（H2O）=0.1mol,压强增大，反应Ⅲ正向移动，n（H2S）增大，则n（H2O）减小，
故答案为：增大；减小。