Question

【题目】羰基硫（COS）主要存在于煤、石油和天然气中，会造成设备腐蚀、环境污染，更危害人体健康。目前，我国已经实现了在催化剂（γ-Al2O3）、低温条件下的精度脱除COS，如图为天然气中脱除COS反应流化床示意图：

（1）①已知：H2（g）+COS（g）H2S（g）+CO（g） △H1=+6.2kJmol-1

H2（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（g） △H2=+41.2kJmol-1

则COS精度脱除反应H2O（g）+COS（g）H2S（g）+CO2（g）的△H=__kJmol-1。

②将H2O与COS以体积比1：2置于恒温恒容密闭容器中反应，若测得该反应平衡时H2O与COS的体积比1：6，则该温度下，脱除反应的平衡常数K=__（保留两位小数）。

（2）T℃时，以一定流速、不同物质的量的H2O（g）和COS（g）通过流化床，测得COS（g）脱除速率变化关系如图。

已知：COS脱除反应机理如下，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。

a．吸附：H2O→H2O*

b．反应：COS+H2O*→CO2+H2S*

c．脱附：H2S*→H2S

①若COS（g）脱除速率v=knx（COS）ny（H2O）（molmin-1），由图中的数据可算出x、k的值：x=__，k=__。

②“吸附”步骤为__（填“快反应”或“慢反应”），理由是__。

③脱除反应的决速步骤为__（填“a”、“b”或“c”）。

④少量氢气可以抑制催化剂积硫（S*）中毒，分析该流化床中可能存在的可逆反应是__。

（3）工业上常采用下图所示电解装置，将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫。首先通电电解K4[Fe（CN）6]与KHCO3的混合溶液，通电一段时间后，再向所得溶液通入H2S时发生反应的离子方程式为2[Fe（CN）6]3-+2CO32-+H2S═2[Fe（CN）6]4-+2HCO3-+S↓．电解过程中阴极区电极反应式为_。

Answer 1

【答案】-35 2.67 1 2 快反应 H2O（g）的物质的量不影响总反应速率 b S*+H2H2S* 2HCO3-+2e-=H2↑+2CO32-

【解析】

（1）①已知：①H2（g）+COS（g）H2S（g）+CO（g）△H1=+6.2kJmol-1

②H2（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（g）△H2=+41.2kJmol-1

根据盖斯定律，反应①-②即可得COS精度脱除反应H2O（g）+COS（g）H2S（g）+CO2（g）△H=（6.2-41.2）kJ/mol=-35kJ/mol，故答案为：-35；

②根据题意列三段式：

H2O（g）+COS（g）=H2S（g）+CO2（g）（单位：mol）

起始量： 1 2 0 0

转化量： x x x x

平衡量：1-x 2-x x x

则，解得x=0.8，平衡常数K==2.67，

故答案为：2.67；

（2）①根据图示，当H2O的物质的量固定时，COS（g）脱除速率为COS（g）物质的量的2倍，则x=1，k=2，故答案为：1；2；

②根据图示，由于H2O（g）的物质的量不影响总反应速率，因此“吸附”步骤是快反应，

故答案为：快反应；H2O（g）的物质的量不影响总反应速率；

③根据COS（g）脱除速率与COS（g）物质的量的关系可知脱除反应的决速步骤为b，

故答案为：b；

④少量氢气可以抑制催化剂积硫（S*）中毒，该过程可逆反应可能时S*+H2H2S*，

故答案为：S*+H2H2S*；

（3）根据信息可知，电解后溶液中存在CO32-，结合阴极化合价降低，电极反应式为2HCO3-+2e-=H2↑+2CO32-，

故答案为：2HCO3-+2e-=H2↑+2CO32-。