Question

【題目】煤氣中主要的含硫雜質有H2S以及COS（有機硫），煤氣燃燒后含硫雜質會轉化成SO2從而引起大氣污染，因此煤氣中H2S的脫出程度已成為煤氣潔凈度的一個重要指標。請回答下列問題:

（1）H2S在水溶液中的電離方程式為___________。

（2）脫除煤氣中COS的方法有Br2的KOH溶液氧化法、H2還原法、水解法等。

①COS的分子結構與CO2相似，COS的結構式為___________。

②Br2的KOH溶液將COS氧化為硫酸鹽的離子方程式為______________。

③已知：H2、COS、H2S、CO的燃燒熱依次為285kJ/mol、299kJ/mol、586kJ/mol、283kJ/mol；H2還原COS發生的反應為H2(g)+COS(g)=H2S(g)+CO(g)，該反應的ΔH=_________kJ/mol。

④用活性α-Al2O3催化COS水解反應為COS(g)+H2O(g) CO2(g)+H2S(g) ΔH<0，相同流量且在催化劑表面停留相同時間時，不同溫度下COS的轉化率（未達到平衡）如圖1所示；某溫度下，COS的平衡轉化率與n(H2O)/n(COS)的關系如圖2所示。

由圖1可知，催化劑活性最大時對應的溫度約為______，COS的轉化率在后期下降的原因是_______________________________________。由圖2可知，P點時平衡常數K=______（保留2位有效數字）。Q點轉化率高于P點的原因是__________________________________。

Answer 1

【答案】 H2SH++HS- 、HS-H++S2- O=C=S COS+4Br2+12OH-=CO32-+SO42-+8Br-+6H2O 285 150 催化劑中毒，發生副反應等合理答案（平衡逆向移動相關描述一律不給分） 0.048 相同條件下n(H2O)/n(COS)越高，相當于COS濃度不變情況下，增大水蒸氣濃度，平衡正向移動，COS轉化率提高

【解析】(1) H2S的水溶液即氫硫酸，是弱酸，將分步電離，即H2SH++HS- 、HS-H++S2-，或者只寫H2SH++HS-；

(2) ①CO2的分子結構是含C=O的直線型構成，所以COS的分子結構式為S=C=O；②Br2的KOH溶液在氧化COS時，溴生成Br－，S生成硫酸鉀，C生成的CO2在堿性溶液又轉化為CO32-，所以反應的離子方程式為COS+4Br2 +12OH－= CO32-+SO42-+8Br－+6H2O；③根據這四種物質燃燒熱的熱化學方程式，利用蓋斯定律即可求出：ΔH=(285kJ/mol+299kJ/mol)-(586kJ/mol+283kJ/mol)=-285 kJ/mol；④由圖1可知，在相同時間內，轉化率最大時，即催化劑活性最大，對應的溫度為150℃；溫度過高，使催化劑最佳活性減弱或喪失，即催化劑中毒，導致轉化率減小；由圖2可知，P點時COS的轉化率為30%，n(H2O)/n(COS)=3，可列如下關系：

COS(g)+H2O(g) CO2(g)+H2S(g)

起始物質的量(mol) 1 3 0 0

改變物質的量(mol) 0.3 0.3 0.3 0.3

平衡物質的量(mol) 0.7 2.7 0.3 0.3

則K=

相同條件下n(H2O)/n(COS)的比值越高，相當于COS濃度不變情況下，增大反應物水蒸氣濃度，促進化學平衡正向移動，提高了COS轉化率。