题目内容
【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)COS的电子式是_______________。
(2)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=-1172kJ·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Ka1=4.2×10-7,Ka2=5.6×10-11;H2S的Ka1=5.6×10-8,Ka2=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:
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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__________________。
【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,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,(①
2+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=
=
=
=
=1
103。
(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。
【题目】一定温度下,在三个体积均为2.0L的恒容密闭容器中分别加入一定量的X,发生反应:pX(g)
Y(g)+Z(g),相关数据如下表所示:
容器编号 | 温度(℃) | 起始物质的量(mol) | 平衡物质的量(mol) | |
X(g) | Y(g) | Z(g) | ||
Ⅰ | 387 | 0.20 | 0.080 | 0.080 |
Ⅱ | 387 | 0.40 | 0.160 | 0.160 |
Ⅲ | T | 0.20 | 0.090 | 0.090 |
回答下列问题:
(1)若容器Ⅰ中反应经10min达到平衡,则前10min内Y的平均反应速率v(Y)=___________。容器Ⅰ和容器Ⅱ中起始时X的反应速率v(X)Ⅰ___________v(X)Ⅱ(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)已知该正反应为放热反应,则T___________387(填“大于”或“小于”),判断理由是___________。
(3)反应方程式中X的化学计量数p的取值为___________,容器Ⅱ中X的平衡转化率为___________。若起始时向容器Ⅰ中充入0.1molX、0.15molY和0.10molZ,则反应将向___________ (填“正”或“逆”)反应方向进行,判断理由是_____________________________________________________。