题目内容
【题目】羰基硫(O＝C＝S)广泛存在于以煤为原料的各种化工原料气中，能引起催化剂中毒、化学产品质量下降和大气污染。羰基硫的氢解反应和水解反应是两种常用的脱硫方法，其反应式分别为:
①氢解反应:COS(g)+H2(g)
H2S(g)+CO(g) △H1=+7kJ/mol
②水解反应:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) △H2
已知反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C=O(CO2) | C=O(COS) | C=S | H-S | H-O |
E/kJ·mol-1 | 803 | 742 | 577 | 339 | 465 |
回答下列问题:
（1）在以上脱除COS的反应中，若某反应有1mol电子发生转移，则该反应吸收的热量为____kJ。
（2）已知热化学方程式CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H3，则△H3=_____kJ/mol。
（3）某温度下，在某密闭容器中进行COS的氢解反应
①当反应达到限度后，增大容器的体积，则正反应速率_____(填“增大”“减小”或“不变”)；
②当容器体积不变时，若起始时充入COS和H2的体积比为1:2，下列情形能表明反应达到平衡状态的是______。
a.气体密度不变 b.COS与H2浓度比不变
c.混合气体的平均相对分子质量不变 d.COS体积分数不变
③当容器体积不变时，若COS和H2的起始物质的量比为1:a，平衡后COS和H2的物质的量比为1:10a，则此温度下H2平衡转化率为______(用含a的式子表示)。
（4）羰基硫的氢解或水解反应能否设计成原电池_____(能或否)，理由是________。
（5）用金属储氢材料(MH)、铂(Pt)、硫酸溶液组成的原电池可以使羰基硫脱硫处理。
①原电池的负极材料是____(填化学式)。
②写出原电池的正极反应式_________，正极周围溶液pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。
③原电池工作时，硫酸溶液的作用是___________。
【答案】 3.5 -42 减小 bd 9/(10a-1) 否 氢解反应吸热，水解反应为非氧化还原反应 MH COS+2e-+2H+=H2S+CO 增大 形成回路，提供酸性环境
【解析】（1）反应①氢解反应：COS（g）+H2（g）＝H2S（g）+CO（g）转移电子是2mol，吸热是7kJ；若某反应有1mol电子发生转移，则该反应吸收热量为3.5kJ；（2）COS（g）+H2O（g）＝H2S（g）+CO2（g）的焓变=（742+465×2）kJ/mol－（339+803）kJ/mol=-35kJ/mol。已知：①氢解反应：C COS（g）+H2（g）＝H2S（g）+CO（g）△H1=+7kJ/mol，②水解反应：COS（g）+H2O（g）＝H2S（g）+CO2（g）△H2=-35kJ/mol；②-①得到CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g），根据盖斯定律计算反应的焓变△H3＝-35kJ/mol-7kJ/mol=-42kJ/mol；（3）①当反应达到限度后，增大容器的体积，浓度减小，则正反应速率减小；②a.密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，气体密度不变不能说明反应达到平衡状态，a错误；b.起始时充入COS和H2的体积比为1:2，而反应是按照1：1反应，所以COS与H2浓度比不变时说明反应达到平衡状态，b正确；c.混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，反应前后质量和物质的量均是不变的，所以混合气体的平均相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态，c错误；d.COS体积分数不变说明反应达到平衡状态，d正确，答案选bd；③根据反应的方程式可知
COS（g）+H2（g）＝H2S（g）+CO（g）
起始量（mol） n na 0 0
转化量（mol） x x x x
平衡量（mol） n－x na－x x x
则
，解得
，所以此温度下H2平衡转化率为
；（4）放热的、能自发的氧化还原反应可以设计成原电池；氢解反应是吸热反应，水解反应是非氧化还原反应，都不可以设计成原电池；（5）①金属储氢材料（MH）、铂（Pt）、硫酸溶液组成的原电池中，金属失电子发生氧化反应的电极是负极，因此负极材料MH；②原电池的正极上发生得电子的还原反应，电极反应为：COS+2e-+2H+=H2S+CO，正极消耗氢离子，所以正极周围溶液pH增大；③根据以上分析可知原电池工作时，硫酸溶液的作用是形成回路，提供酸性环境。
