Question

【題目】羰基硫（COS）主要存在于煤、石油和天然氣中，會造成設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染，更危害人體健康。目前，我國已經(jīng)實現(xiàn)了在催化劑（γ-Al2O3）、低溫條件下的精度脫除COS，如圖為天然氣中脫除COS反應(yīng)流化床示意圖：

（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

則COS精度脫除反應(yīng)H2O（g）+COS（g）H2S（g）+CO2（g）的△H=__kJmol-1。

②將H2O與COS以體積比1：2置于恒溫恒容密閉容器中反應(yīng)，若測得該反應(yīng)平衡時H2O與COS的體積比1：6，則該溫度下，脫除反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__（保留兩位小數(shù)）。

（2）T℃時，以一定流速、不同物質(zhì)的量的H2O（g）和COS（g）通過流化床，測得COS（g）脫除速率變化關(guān)系如圖。

已知：COS脫除反應(yīng)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(yīng)：COS+H2O*→CO2+H2S*

c．脫附：H2S*→H2S

①若COS（g）脫除速率v=knx（COS）ny（H2O）（molmin-1），由圖中的數(shù)據(jù)可算出x、k的值：x=__，k=__。

②“吸附”步驟為__（填“快反應(yīng)”或“慢反應(yīng)”），理由是__。

③脫除反應(yīng)的決速步驟為__（填“a”、“b”或“c”）。

④少量氫氣可以抑制催化劑積硫（S*）中毒，分析該流化床中可能存在的可逆反應(yīng)是__。

（3）工業(yè)上常采用下圖所示電解裝置，將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫轉(zhuǎn)化為可利用的硫。首先通電電解K4[Fe（CN）6]與KHCO3的混合溶液，通電一段時間后，再向所得溶液通入H2S時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2[Fe（CN）6]3-+2CO32-+H2S═2[Fe（CN）6]4-+2HCO3-+S↓．電解過程中陰極區(qū)電極反應(yīng)式為_。

Answer 1

【答案】-35 2.67 1 2 快反應(yīng) H2O（g）的物質(zhì)的量不影響總反應(yīng)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

根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①-②即可得COS精度脫除反應(yīng)H2O（g）+COS（g）H2S（g）+CO2（g）△H=（6.2-41.2）kJ/mol=-35kJ/mol，故答案為：-35；

②根據(jù)題意列三段式：

H2O（g）+COS（g）=H2S（g）+CO2（g）（單位：mol）

起始量： 1 2 0 0

轉(zhuǎn)化量： x x x x

平衡量：1-x 2-x x x

則，解得x=0.8，平衡常數(shù)K==2.67，

故答案為：2.67；

（2）①根據(jù)圖示，當H2O的物質(zhì)的量固定時，COS（g）脫除速率為COS（g）物質(zhì)的量的2倍，則x=1，k=2，故答案為：1；2；

②根據(jù)圖示，由于H2O（g）的物質(zhì)的量不影響總反應(yīng)速率，因此“吸附”步驟是快反應(yīng)，

故答案為：快反應(yīng)；H2O（g）的物質(zhì)的量不影響總反應(yīng)速率；

③根據(jù)COS（g）脫除速率與COS（g）物質(zhì)的量的關(guān)系可知脫除反應(yīng)的決速步驟為b，

故答案為：b；

④少量氫氣可以抑制催化劑積硫（S*）中毒，該過程可逆反應(yīng)可能時S*+H2H2S*，

故答案為：S*+H2H2S*；

（3）根據(jù)信息可知，電解后溶液中存在CO32-，結(jié)合陰極化合價降低，電極反應(yīng)式為2HCO3-+2e-=H2↑+2CO32-，

故答案為：2HCO3-+2e-=H2↑+2CO32-。