Question

【题目】H2S是石油化工行业广泛存在的污染性气体，但同时也是重要的氢源和硫源，工业上可以采取多种方式处理。

Ⅰ.干法脱硫

（1）已知：2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)；ΔH1=akJ·mol-1

S(s)+O2(g)=SO2(g)；ΔH2=bkJ·mol-1

则空气氧化脱除H2S反应2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)的ΔH=___kJ·mol-1。

（2）常用脱硫剂的脱硫效果及反应条件如表，则最佳脱硫剂为___。

脱硫剂	出口硫/(mg·m-3)	脱硫温度/℃	操作压力(MPa)	再生条件
一氧化碳	<1.33	300~400	0~3.0	蒸汽再生
活性碳	<1.33	常温	0~3.0	蒸汽再生
氧化锌	<1.33	350~400	0~5.0	不再生
锌锰矿	<3.99	400	0~2.0	不再生

Ⅱ.热分解法脱硫

在密闭容器中，充入一定量的H2S气体，发生如下热分解反应：H2S(g)H2(g)+S2(g)

控制不同的温度和压强进行实验，结果如图1所示。

（1）p1、p2、p3由大到小的顺序为___。

（）保持压强不变，能提高H2S的平衡转化率的措施有__(写一条)。

Ⅲ.间接电解法脱硫

间接电解法脱硫原理如图2所示(吸收反应器中盛放FeCl3溶液，电解反应器的阴极、阳极均为惰性电极)。

（1）吸收反应器中发生反应的离子方程式为___。

（2）反应器阴极生成H2的电极反应式为__。

（3）气液比为气体与液体的流速比，吸收反应器内液体流速固定。测定吸收器中相同时间内不同气液比下H2S的吸收率和吸收速率，结果如图3所示。随着气液比减小，H2S的吸收率呈上升趋势的原因为___。

Answer 1

【答案】(a-2b) 活性炭 p3>p2>p1 适当升高温度、移出部分产物 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ 2H++2e-=H2↑ 气液比减小，通入H2S气体的流速减小，H2S与FeCl3溶液接触时间增加，H2S的吸收率增大

【解析】

Ⅰ. (1)①根据盖斯定律：2×①-2×②可得空气氧化脱除H2S反应的ΔH；

(2)结合表中信息，选出最佳脱硫剂；

Ⅱ.热分解法脱硫：H2S(g)H2(g)+S2(g)，结合该反应根据压强、温度对平衡移动的影响规律进行分析；

Ⅲ.间接电解法是通过FeCl3溶液吸收并氧化H2S气体，FeCl3溶液被还原为FeCl2，反应后溶液通过电解再生即将FeCl2氧化为FeCl3，据此书写离子方程式和电极方程；

分析电解法处理过程，区别吸收速率和吸收率的不同，间接电解法是通过FeCl3溶液吸收并氧化H2S气体，FeCl3溶液被还原为FeCl2，反应后溶液通过电解再生即将FeCl2氧化为FeCl3。

Ⅰ.干法脱硫

(1)①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)；ΔH1=akJ·mol-1，②S(s)+O2(g)=SO2(g)；ΔH2=bkJ·mol-1，根据盖斯定律：方程式则空气氧化脱除H2S反应2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)的ΔH=2×①-2×②= (a-2b)kJ·mol-1。

故答案为： (a-2b)；

(2)结合表中信息，活性炭的出口硫小，温度为常温，操作压力较小，且可再生，故最佳脱硫剂为活性炭，故答案为：活性炭；

Ⅱ.热分解法脱硫

(1)该反应的正反应方向为气体分子数增大，增大压强平衡逆向移动，H2S的平衡转化率减小，即压强越大，H2S的平衡转化率越小，则有p3＞p2＞p1；

(2)由图可知升高温度，H2S的平衡转化率增大，说明升高温度平衡正向移动，则正反应为吸热反应；若要进一步提高H2S的平衡转化率，除了改变温度和压强外，还可以通过减少生成物的浓度使平衡正向移动，即移出产物H2或S2；

故答案为： p3>p2>p1 ；适当升高温度、移出部分产物；

Ⅲ.间接电解法脱硫

间接电解法是通过FeCl3溶液吸收并氧化H2S气体，FeCl3溶液被还原为FeCl2，反应后溶液通过电解再生即将FeCl2氧化为FeCl3，所以电解反应器总反应的离子方程式为2Fe3＋+2H＋2Fe2＋+H2↑。

(1)吸收反应器中发生铁离子氧化硫化氢，反应的离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

(2)反应器阴极氢离子得电子生成H2的电极反应式为2H++2e-=H2↑ ；

(3)结合反应原理和图象分析，气液比减小，通入H2S的总量减少，参加反应的H2S的量减少，吸收速率减小；吸收液的量增大，气液接触更充分，使硫化氢的吸收率增大，

故答案为：气液比减小，通入H2S的总量减少，参加反应的H2S的量减少，吸收速率减小；吸收液的量增大，气液接触更充分，使硫化氢的吸收率增大。