Question

【題目】羰基硫(COS)在常溫常壓下為有臭雞蛋氣味的無色氣體，廣泛應用于農藥、醫藥和其他化工生產中，存在于煤、石油和天然氣中的羰基硫會腐蝕設備、污染環境，更會危害人體健康，工業上處理羰基硫常見的方法有水解反應和氫解反應。

(1)已知羰基硫中所有原子最外層均達到8電子結構，則其結構式為________________。

(2)①已知：H2(g)＋COS(g)H2S(g)＋CO(g)△H1=＋6.2kJ·mol－1；

②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)△H2=＋41.2kJ·mol－1；

則COS水解反應的熱化學方程式為H2O(g)＋COS(g)=H2S(g)＋CO2(g)，△H=___________kJ/mol.

②已知：COS水解反應的機理如下，其中吸附在催化劑表面的物種用*標注。

a. 吸附：H2O→H2O*

b. 反應：COS＋H2O*→CO2＋H2S*

c. 脫附：H2S*→H2S

已知COS水解反應的反應速率由b決定，則a、b、c三步中活化能最大的是__________________。

(3)已知COS氫解反應的熱化學方程式為H2(g)＋COS(g)H2S(g)＋CO(g) △H=+6.2kJ·mol－1，一定溫度下，向某恒容密閉容器中充入4molCOS(g)和6molH2(g)發生氫解反應，H2、COS的體積分數隨時間變化的關系如圖所示，

①H2的平衡轉化率為_________________，

②該溫度下，反應的平衡常數K為__________________，

③其他條件不變，20min時，向該容器中充入2molH2和3molCO，此時v(正)______________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。

Answer 1

【答案】O=C=S -35.0 b 60% 13.5 等于

【解析】

(2)根據蓋斯定律進行計算；

②化學反應的反應速率由反應速率最慢的一步決定，且反應的活化能越大，反應速率越慢；

(3)根據已知信息和反應的特點，列三段式進行計算。

(1)已知羰基硫中所有原子最外層均達到8電子結構，類比CO2，可知其結構式為O=C=S；

(2)已知熱化學方程式：①H2(g)＋COS(g)H2S(g)＋CO(g)△H1=＋6.2kJ·mol－1；②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)△H2=＋41.2kJ·mol－1；根據蓋斯定律可知，由①-②可得目標方程式，則COS水解反應的熱化學方程式為H2O(g)＋COS(g)=H2S(g)＋CO2(g) △H=△H1-△H2=＋6.2kJ·mol-1 - 41.2kJ·mol-1= -35.0kJ/mol；

②已知COS水解反應的反應速率由b決定，則步驟b的反應速率最慢，則a、b、c三步中活化能最大的是b；

(3)該反應前后氣體物質的量不變，則氣體總物質的量始終為10mol，由圖像可知，達到平衡狀態時，H2(g)的體積分數為24%，則平衡時，H2(g)的物質的量為2.4mol，則H2(g)的轉化量為3.6mol，

①則H2的平衡轉化率為；

②可列出三段式為(單位為mol)：

，因為該反應前后氣體物質的量不變，故該溫度下，反應的平衡常數；

③其他條件不變，20min時，向該容器中充入2molH2和3molCO，此時n(H2)=4.4mol，n(CO)=6.6mol，則濃度商，故反應處于平衡狀態，則v(正)等于v(逆)。