Question

【題目】煤氣中主要的含硫雜質(zhì)有H2S以及COS（有機(jī)硫），煤氣燃燒后含硫雜質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)化成SO2從而引起大氣污染，因此煤氣中H2S的脫出程度已成為煤氣潔凈度的一個(gè)重要指標(biāo)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

（1）H2S在水溶液中的電離方程式為___________。

（2）脫除煤氣中COS的方法有Br2的KOH溶液氧化法、H2還原法、水解法等。

①COS的分子結(jié)構(gòu)與CO2相似，COS的結(jié)構(gòu)式為___________。

②Br2的KOH溶液將COS氧化為硫酸鹽的離子方程式為______________。

③已知：H2、COS、H2S、CO的燃燒熱依次為285kJ/mol、299kJ/mol、586kJ/mol、283kJ/mol；H2還原COS發(fā)生的反應(yīng)為H2(g)+COS(g)=H2S(g)+CO(g)，該反應(yīng)的ΔH=_________kJ/mol。

④用活性α-Al2O3催化COS水解反應(yīng)為COS(g)+H2O(g) CO2(g)+H2S(g) ΔH<0，相同流量且在催化劑表面停留相同時(shí)間時(shí)，不同溫度下COS的轉(zhuǎn)化率（未達(dá)到平衡）如圖1所示；某溫度下，COS的平衡轉(zhuǎn)化率與n(H2O)/n(COS)的關(guān)系如圖2所示。

由圖1可知，催化劑活性最大時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度約為______，COS的轉(zhuǎn)化率在后期下降的原因是_______________________________________。由圖2可知，P點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)K=______（保留2位有效數(shù)字）。Q點(diǎn)轉(zhuǎn)化率高于P點(diǎn)的原因是__________________________________。

Answer 1

【答案】 H2SH++HS- 、HS-H++S2- O=C=S COS+4Br2+12OH-=CO32-+SO42-+8Br-+6H2O 285 150 催化劑中毒，發(fā)生副反應(yīng)等合理答案（平衡逆向移動(dòng)相關(guān)描述一律不給分） 0.048 相同條件下n(H2O)/n(COS)越高，相當(dāng)于COS濃度不變情況下，增大水蒸氣濃度，平衡正向移動(dòng)，COS轉(zhuǎn)化率提高

【解析】(1) H2S的水溶液即氫硫酸，是弱酸，將分步電離，即H2SH++HS- 、HS-H++S2-，或者只寫H2SH++HS-；

(2) ①CO2的分子結(jié)構(gòu)是含C=O的直線型構(gòu)成，所以COS的分子結(jié)構(gòu)式為S=C=O；②Br2的KOH溶液在氧化COS時(shí)，溴生成Br－，S生成硫酸鉀，C生成的CO2在堿性溶液又轉(zhuǎn)化為CO32-，所以反應(yīng)的離子方程式為COS+4Br2 +12OH－= CO32-+SO42-+8Br－+6H2O；③根據(jù)這四種物質(zhì)燃燒熱的熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律即可求出：ΔH=(285kJ/mol+299kJ/mol)-(586kJ/mol+283kJ/mol)=-285 kJ/mol；④由圖1可知，在相同時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)化率最大時(shí)，即催化劑活性最大，對(duì)應(yīng)的溫度為150℃；溫度過(guò)高，使催化劑最佳活性減弱或喪失，即催化劑中毒，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率減小；由圖2可知，P點(diǎn)時(shí)COS的轉(zhuǎn)化率為30%，n(H2O)/n(COS)=3，可列如下關(guān)系：

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

起始物質(zhì)的量(mol) 1 3 0 0

改變物質(zhì)的量(mol) 0.3 0.3 0.3 0.3

平衡物質(zhì)的量(mol) 0.7 2.7 0.3 0.3

則K=

相同條件下n(H2O)/n(COS)的比值越高，相當(dāng)于COS濃度不變情況下，增大反應(yīng)物水蒸氣濃度，促進(jìn)化學(xué)平衡正向移動(dòng)，提高了COS轉(zhuǎn)化率。