Question

【題目】石油產(chǎn)品中含有H2S及COS、CH3SH等多種有機(jī)硫，石油化工催生出多種脫硫技術(shù)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）已知熱化學(xué)方程式：①2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) △H=-362kJ·mol-1

②2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) △H2=-1172 kJ·mol-1

則H2S氣體和氧氣反應(yīng)生成固態(tài)硫和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為___。

（2）可以用K2CO3溶液吸收H2S，其原理為K2CO3+H2S=KHS+KHCO3，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為___。（已知H2CO3 的Ka1=4.2×10-7，Ka2=5.6×10-11；H2S的Ka1=5.6×10-8，Ka2=1.2×10-15）

（3）在強(qiáng)酸溶液中用H2O2 可將COS氧化為硫酸，這一原理可用于COS的脫硫。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。

（4）COS的水解反應(yīng)為COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g) △H<0。某溫度時(shí)，用活性α-Al2O3作催化劑，在恒容密閉容器中COS(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨不同投料比[n(H2O)/n(COS)]的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1所示。其它條件相同時(shí)，改變反應(yīng)溫度，測(cè)得一定時(shí)間內(nèi)COS的水解轉(zhuǎn)化率如圖2所示：

①該反應(yīng)的最佳條件為：投料比[n(H2O)/n(COS)]=___，溫度___。

②P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)為___。(保留小數(shù)點(diǎn)后2位)

③當(dāng)溫度升高到一定值后，發(fā)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)COS(g)的水解轉(zhuǎn)化率降低；猜測(cè)可能的原因是___。

Answer 1

【答案】2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) △H=-632kJ·mol-1 1.0×103 COS+4H2O2=CO2↑+H2SO4+3H2O 10：1 160℃ 0.05 催化劑活性降低，反應(yīng)速率變慢；該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

【解析】

（1）應(yīng)用蓋斯定律，（①2+②）3得，2H2S（g）+O2（g）=2S（s）+2H2O（l）ΔH=[（-362kJ/mol）2+（-1172kJ/mol）]3=-632kJ/mol；

（2）反應(yīng)K2CO3+H2S=KHS+KHCO3的離子方程式為CO32-+H2S=HS-+HCO3-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= = =；

（3）在強(qiáng)酸溶液中H2O2將COS氧化為H2SO4，同時(shí)生成CO2，H2O2被還原，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4H2O2+COS=H2SO4+CO2↑+3H2O；

（4）①根據(jù)圖1，隨著的增大，COS的平衡轉(zhuǎn)化率增大，當(dāng)10:1，COS的平衡轉(zhuǎn)化率增大不明顯，反應(yīng)的投料比最佳為=10:1；根據(jù)圖2，一定時(shí)間內(nèi)COS的水解轉(zhuǎn)化率在160℃時(shí)最大，反應(yīng)的最佳溫度為160℃；

②P點(diǎn)=6，平衡時(shí)COS的轉(zhuǎn)化率為40%，設(shè)起始c（COS）=amol/L，則起始c（H2O）=6amol/L，用三段式可以求得；

③當(dāng)溫度升高到一定值后，發(fā)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)COS的水解轉(zhuǎn)化率降低，可能原因是：催化劑活性降低，反應(yīng)速率變慢；該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

（1）應(yīng)用蓋斯定律，（①2+②）3得，2H2S（g）+O2（g）=2S（s）+2H2O（l）ΔH=[（-362kJ/mol）2+（-1172kJ/mol）]3=-632kJ/mol，H2S氣體和氧氣反應(yīng)生成固態(tài)硫和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：2H2S（g）+O2（g）=2S（s）+2H2O（l）ΔH=-632kJ/mol；

（2）反應(yīng)K2CO3+H2S=KHS+KHCO3的離子方程式為CO32-+H2S=HS-+HCO3-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= = ===1103；

（3）在強(qiáng)酸溶液中H2O2將COS氧化為H2SO4，同時(shí)生成CO2，H2O2被還原，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4H2O2+COS=H2SO4+CO2↑+3H2O；

（4）①根據(jù)圖1，隨著的增大，COS的平衡轉(zhuǎn)化率增大，當(dāng)10:1，COS的平衡轉(zhuǎn)化率增大不明顯，反應(yīng)的投料比最佳為=10:1；根據(jù)圖2，一定時(shí)間內(nèi)COS的水解轉(zhuǎn)化率在160℃時(shí)最大，反應(yīng)的最佳溫度為160℃；

②P點(diǎn)=6，平衡時(shí)COS的轉(zhuǎn)化率為40%，設(shè)起始c（COS）=amol/L，則起始c（H2O）=6amol/L，用三段式

COS（g）+H2O（g）CO2（g）+H2S（g）

c（起始）（mol/L） a 6a 0 0

c（轉(zhuǎn)化）（mol/L）0.4a 0.4a 0.4a 0.4a

c（平衡）（mol/L）0.6a 5.6a 0.4a 0.4a

P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K= ==0.05；

③當(dāng)溫度升高到一定值后，發(fā)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)COS的水解轉(zhuǎn)化率降低，可能原因是：催化劑活性降低，反應(yīng)速率變慢；該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。