Question

从煤化工行业中可以得到许多重要的工业资源。回答下列问题：

（1）从煤的气化获得的化工原料气中含有的少量羰基硫（COS）会引起催化制中毒，大气污染等问题。

①羰基硫与烧碱溶液反应生成两种正盐的离子方程式为_________________________________。

②羰基硫的脱硫方法之一为COS(g)+H₂(g)=H₂S(g)+ CO(g) ΔH=+7kJ·mol^-1，已知反应中部分物质的键能数据如下：

化学键	C=O	C=S	H-S	H-H
键能（kJ·mol^-1）	745	577	339	436

则CO分子中的碳氧键的键能为_________________。

（2）羰基硫在高温下发生水解反应：COS(g)+H₂O(g)H₂S(g)+CO₂(g)。T℃时，将0.30 molCOS(g)与0.50mol H₂O(g)充入10L的恒容密闭容器中，30 s后反应达到平衡状态，此时H₂S的物质的量分数为0.30。

①0~30 s内，COS的平均反应速率v(COS)=___________，该反应的平衡常数K=__________(保留3位有效数字)。

②向反应容器中再分别充入下列气体，能使COS的转化率增大的是_________(填字母)。

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

（3）将含H2S尾气的空气按一定流速通入酸性FeCl₃溶液中，可实现含H₂S尾气的空气脱硫。在FeCl₃ 溶液吸收H₂S的过程中，溶液中的n(Fe³⁺)及被吸收的n(H₂S)随时间t的变化如图所示。

①由图中信息可知，0~t₁时间段内，一定发生的反应是__________________________(用离子方程式表示)。

②t₁时刻后，溶液中n(Fe³⁺)保持微量减少至基本不变，其原因是__________________________________。

Answer

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时刻后，溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+，生成的Fe3+再与H2S发生氧化还原反应，因而溶液中的Fe3+的量基本不变

【解析】①根据原子守恒规律：羰基硫与烧碱溶液反应生成硫化钠和碳酸钠两种正盐，离子方程式为COS+4OH-=S2-+CO32-+2H2O；正确答案COS+4OH-=S2-+CO32-+2H2O。

②设CO分子中的碳氧键的键能为X kJ·mo1-1，反应热=反应物总键能-生成物总键能=745+577+436-2×339-X=+7，X=1073kJ·mo1-1；正确答案：1073kJ·mo1-1。

（2）①设COS的变化量为x mol，计算如下：

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

起始： 0.3 0.5 0 0

变化： x x x x

平衡： 0.3－x 0.5－x x x

H2S的物质的量分数为x/0.8×100%=0.3，解得x=0.24mol；0~30 s内，COS的平均反应速率v(COS)= 0.24/10×30=8.0×10-4mol·L-l·s-1(或0.048 mol·L-l·min-1) ；各物质浓度分别为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, 该反应的平衡常数K= c(H2S)×c(CO2)/c(H2O)×c(COS)= (0.024)2/0.026×0.006=3.69；正确答案：8.0×10-4mol·L-l·s-1(或0.048 mol·L-l·min-1) ； 3.69。

②通入COS，虽然平衡向正反应方向移动，但COS的转化率降低，A错误；通入水蒸气，平衡向正反应方向移动，COS的转化率增大，B正确；通入H2S，生成物浓度增大，反应向逆反应方向移动，COS的转化率降低，C错误；通入CO2，生成物浓度增大，反应向逆反应方向移动，COS的转化率降低，D错误；正确选项B。

（3）含有H2S和空气的尾气按一定流速通入酸性FeCl3溶液,硫化氢被铁离子氧化成单质硫,随着时间的推移,溶液中的Fe2+被O2氧化为Fe3+, Fe3+再与H2S发生氧化还原反应,生成硫,所以n(Fe3+)基本不变,硫化氢不断被氧化成硫单质；

①由图中信息可以知道, 0~t1时间段内,铁离子浓度在下降,所以一定发生的反应H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+；正确答案: H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+。

②t1时刻后，溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+，生成的Fe3+再与H2S发生氧化还原反应，因而溶液中的Fe3+的量基本不变；正确答案：t1时刻后，溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+，生成的Fe3+再与H2S发生氧化还原反应，因而溶液中的Fe3+的量基本不变。