Question

石油产品中含有H₂S及COS、CH₃SH等多种有机硫，石油化工催生出多种脱硫技术。请回答下列问题：

（1）COS的电子式是_______________。

（2）已知热化学方程式：①2H₂S(g)+SO₂(g)=3S(s)+2H₂O(l)    △H=-362 kJ·mol^-1

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

则H₂S气体和氧气反应生成固态硫和液态水的热化学方程式为__________________。

（3）可以用K₂CO₃溶液吸收H₂S，其原理为K₂CO₃+H₂S=KHS+KHCO₃，该反应的平衡常数为________。(已知H₂CO₃ 的K_a1=4.2×10^-7，K_a2=5.6×10^-11；H₂S的K_a1=5.6×10^-8，K_a2=1.2×10^-15)

（4）在强酸溶液中用H₂O₂ 可将COS氧化为硫酸，这一原理可用于COS 的脱硫。该反应反应的化学方程式为_________________。

（5）COS的水解反应为COS(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂S(g)   △H<0。某温度时，用活性α-Al₂O₃作催化剂，在恒容密闭容器中COS(g)的平衡转化率随不同投料比[n(H₂O)/n(COS)]的转化关系如图1所示。其它条件相同时，改变反应温度，测得一定时间内COS的水解转化率如图2所示：

①该反应的最佳条件为:投料比[n(H₂O)/n(COS)]____，温度_____________

②P点对应的平衡常数为_____________ 。(保留小数点后2 位)

③当温度升高到一定值后，发现一定时间内COS(g)的水解转化率降低；猜测可能的原因是__________________。

Answer

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 催化剂活性降低，平衡向逆反应方向移动

【解析】试题分析：本题考查电子式的书写、盖斯定律的应用、平衡常数的计算、指定情境下方程式的书写、化学平衡图像分析。

（1）COS的电子式是。

（2）应用盖斯定律，（①2+②）3得，2H2S（g）+O2（g）=2S（s）+2H2O（l）ΔH=[（-362kJ/mol）2+（-1172kJ/mol）]3=-632kJ/mol，H2S气体和氧气反应生成固态硫和液态水的热化学方程式为：2H2S（g）+O2（g）=2S（s）+2H2O（l）ΔH=-632kJ/mol。

（3）反应K2CO3+H2S=KHS+KHCO3的离子方程式为CO32-+H2S=HS-+HCO3-，该反应的平衡常数K=====1103。

（4）在强酸溶液中H2O2将COS氧化为H2SO4，同时生成CO2，H2O2被还原，该反应的化学方程式为4H2O2+COS=H2SO4+CO2+3H2O。

（5）①根据图1，随着n（H2O）/n（COS）的增大，COS的平衡转化率增大，当n（H2O）/n（COS）10:1，COS的平衡转化率增大不明显，反应的投料比最佳为n（H2O）/n（COS）=10:1；根据图2，一定时间内COS的水解转化率在160℃时最大，反应的最佳温度为160℃。

②P点n（H2O）/n（COS）=6，平衡时COS的转化率为40%，设起始c（COS）=amol/L，则起始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（转化）（mol/L）0.4a 0.4a 0.4a 0.4a

c（平衡）（mol/L）0.6a 5.6a 0.4a 0.4a

P点对应的平衡常数K===0.05。

③当温度升高到一定值后，发现一定时间内COS的水解转化率降低，可能原因是：催化剂活性降低，反应速率变慢；该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动。