Question

【題目】從煤化工行業(yè)中可以得到許多重要的工業(yè)資源。回答下列問題：

（1）從煤的氣化獲得的化工原料氣中含有的少量羰基硫（COS）會引起催化制中毒，大氣污染等問題。

①羰基硫與燒堿溶液反應生成兩種正鹽的離子方程式為_________________________________。

②羰基硫的脫硫方法之一為COS(g)+H2(g)=H2S(g)+ CO(g) ΔH=+7kJ·mol-1，已知反應中部分物質的鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學鍵	C=O	C=S	H-S	H-H
鍵能（kJ·mol-1）	745	577	339	436

則CO分子中的碳氧鍵的鍵能為_________________。

（2）羰基硫在高溫下發(fā)生水解反應：COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)。T℃時，將0.30 molCOS(g)與0.50mol H2O(g)充入10L的恒容密閉容器中，30 s后反應達到平衡狀態(tài)，此時H2S的物質的量分數(shù)為0.30。

①0~30 s內，COS的平均反應速率v(COS)=___________，該反應的平衡常數(shù)K=__________(保留3位有效數(shù)字)。

②向反應容器中再分別充入下列氣體，能使COS的轉化率增大的是_________(填字母)。

A.COS B.H2O C.H2S D.CO2

（3）將含H2S尾氣的空氣按一定流速通入酸性FeCl3溶液中，可實現(xiàn)含H2S尾氣的空氣脫硫。在FeCl3 溶液吸收H2S的過程中，溶液中的n(Fe3+)及被吸收的n(H2S)隨時間t的變化如圖所示。

①由圖中信息可知，0~t1時間段內，一定發(fā)生的反應是__________________________(用離子方程式表示)。

②t1時刻后，溶液中n(Fe3+)保持微量減少至基本不變，其原因是__________________________________。

Answer 1

【答案】 COS+4OH-=S2-+CO32-+2H2O 1073kJ·mo1-1 8.0×10-4mol·L-l·s-1(或0.048 mol·L-l·min-1) 3.69 B H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+ t1時刻后，溶液中的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，生成的Fe3+再與H2S發(fā)生氧化還原反應，因而溶液中的Fe3+的量基本不變

【解析】①根據(jù)原子守恒規(guī)律：羰基硫與燒堿溶液反應生成硫化鈉和碳酸鈉兩種正鹽，離子方程式為COS+4OH-=S2-+CO32-+2H2O；正確答案COS+4OH-=S2-+CO32-+2H2O。

②設CO分子中的碳氧鍵的鍵能為X kJ·mo1-1，反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能=745+577+436-2×339-X=+7，X=1073kJ·mo1-1；正確答案：1073kJ·mo1-1。

（2）①設COS的變化量為x mol，計算如下：

COS(g) + H2O(g) H2S(g)+CO2(g)

起始： 0.3 0.5 0 0

變化： x x x x

平衡： 0.3－x 0.5－x x x

H2S的物質的量分數(shù)為x/0.8×100%=0.3，解得x=0.24mol；0~30 s內，COS的平均反應速率v(COS)= 0.24/10×30=8.0×10-4mol·L-l·s-1(或0.048 mol·L-l·min-1) ；各物質濃度分別為c(COS)=0.006 mol·L-l, c(H2O)=0.026 mol·L-l, c(H2S)=0.024 mol·L-l, c(CO2)=0.024 mol·L-l, 該反應的平衡常數(shù)K= c(H2S)×c(CO2)/c(H2O)×c(COS)= (0.024)2/0.026×0.006=3.69；正確答案：8.0×10-4mol·L-l·s-1(或0.048 mol·L-l·min-1) ； 3.69。

②通入COS，雖然平衡向正反應方向移動，但COS的轉化率降低，A錯誤；通入水蒸氣，平衡向正反應方向移動，COS的轉化率增大，B正確；通入H2S，生成物濃度增大，反應向逆反應方向移動，COS的轉化率降低，C錯誤；通入CO2，生成物濃度增大，反應向逆反應方向移動，COS的轉化率降低，D錯誤；正確選項B。

（3）含有H2S和空氣的尾氣按一定流速通入酸性FeCl3溶液,硫化氫被鐵離子氧化成單質硫,隨著時間的推移,溶液中的Fe2+被O2氧化為Fe3+, Fe3+再與H2S發(fā)生氧化還原反應,生成硫,所以n(Fe3+)基本不變,硫化氫不斷被氧化成硫單質；

①由圖中信息可以知道, 0~t1時間段內,鐵離子濃度在下降,所以一定發(fā)生的反應H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+；正確答案: H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+。

②t1時刻后，溶液中的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，生成的Fe3+再與H2S發(fā)生氧化還原反應，因而溶液中的Fe3+的量基本不變；正確答案：t1時刻后，溶液中的Fe2+被空氣氧化為Fe3+，生成的Fe3+再與H2S發(fā)生氧化還原反應，因而溶液中的Fe3+的量基本不變。