Question

【题目】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）已知热化学方程式：①2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) △H=-362kJ·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___。

（2）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Ka1=4.2×10-7，Ka2=5.6×10-11；H2S的Ka1=5.6×10-8，Ka2=1.2×10-15）

（3）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。该反应的化学方程式为___。

（4）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 1

【答案】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，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

【解析】

（1）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；

（2）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= = =；

（3）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；

（4）①根据图1，随着的增大，COS的平衡转化率增大，当10:1，COS的平衡转化率增大不明显，反应的投料比最佳为=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=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，用三段式可以求得；

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。

（1）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；

（2）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；

（3）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；

（4）①根据图1，随着的增大，COS的平衡转化率增大，当10:1，COS的平衡转化率增大不明显，反应的投料比最佳为=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=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。