Question

將a mol H₂S和1 mol O₂置于一個(gè)容積可變的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，維持容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變(101kPa)．在120℃下測(cè)得反應(yīng)前后容器內(nèi)氣體的密度分別為d₁和d₂．若a的取值不同，則H₂S的氧化產(chǎn)物可能有如下三種情況：

(1)全部是SO₂時(shí)，此時(shí)a的取值范圍是________．

(2)全部為S，此時(shí)a的取值范圍是________，并且d₁________d₂(填“＞”，“＝”或“＜”)

(3)部分是SO₂，部分是S，此時(shí)a的取值范圍是________，反應(yīng)所生成SO₂的物質(zhì)的量為________mol，容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量之和為________mol(以含a的代數(shù)式表示)．

Answer 1

答案：
解析：

【解答】(1)a≤mol;(2)a≥2,＞ 　　(3)＜a＜2,1－,1＋ 　　【巧解導(dǎo)析】H2S被O2氧化，按反應(yīng)物相對(duì)量的不同有兩種反應(yīng)： 　　2H2S＋3O22H2O＋2SO2　�、� 　　2H2S＋O22H2O＋S　�、� 　　觀察反應(yīng)物的計(jì)量系數(shù)比及對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物，我們可借助數(shù)軸作出以下分析： 　　即a≤時(shí)，產(chǎn)物全為SO2；a≥2時(shí)，產(chǎn)物全為S；＜a＜2時(shí)，產(chǎn)物為SO2和S．當(dāng)產(chǎn)物全為S時(shí)，由2H2S＋O22H2O＋S可知，因2mol H2S與1mol O2的平均式量一定大于H2O，故不管H2S是否過量，前＞后，而在溫度和壓強(qiáng)相同時(shí)，＝，故d1＞d2． 　　當(dāng)產(chǎn)物為S和SO2時(shí)，可以用寫總反應(yīng)方程式的方法求算SO2的物質(zhì)的量和反應(yīng)后混合氣體的總物質(zhì)的量，因?yàn)镠2S和O2均反應(yīng)完，可寫出如下反應(yīng)式： 　　aH2S＋O2→H2S＋SO2＋S，根據(jù)元素原子個(gè)數(shù)守恒配平方程式：aH2S＋O2＝aH2O＋(1－)SO2＋(－1)S．故反應(yīng)生成(1－)mol SO2，反應(yīng)后混合氣體總物質(zhì)的量為a＋(1－)＝(1＋)mol．

提示：

【巧解點(diǎn)悟】關(guān)于因反應(yīng)物劑量不同而導(dǎo)致產(chǎn)物不同的反應(yīng)絕大多數(shù)都可以借助數(shù)軸來分析，如P與Cl2反應(yīng)，CO2與NaOH反應(yīng)，H3PO4與NaOH反應(yīng)等．本題涉及的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，也可從得失電子的角度分析求解： 　　a mol H2S→a mol SO2→失6a mol e－ 　　a mol H2S→a mol S→失2a mol e－ 　　1mol O2完全反應(yīng)得4mol e－ 　　(1)產(chǎn)物為SO2時(shí)，O2足量，故6a≤4，a≤． 　　(2)產(chǎn)物全為S時(shí)，H2S足量，故2a≥4，a≥2． 　　(3)產(chǎn)物為S和SO2時(shí)，H2S和O2全反應(yīng)完，H2S部分轉(zhuǎn)化為S和SO2，故O2獲得電子數(shù)應(yīng)介于上述兩情況之間，有2a＜4＜6a，＜a＜2．此時(shí)設(shè)a mol H2S有x mol轉(zhuǎn)化為SO2，則有(a－x)mol H2S被氧化為S，由電子轉(zhuǎn)移守恒，6x＋2(a－x)＝1×4得x＝(1－)mol，由H守恒知H2O為a mol，故容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量為a＋(1－)＝(1＋)mol．第(3)小題中SO2的求算，除這里介紹的寫總反應(yīng)方程式法、電子轉(zhuǎn)移守恒法之外，還有常見的分步反應(yīng)考慮法，只要原理通，解法自然有．