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)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。

恒溫恒容條件下，密閉容器中將氣體按n(H2)：n(COS)=2：1混合發生下列反應，下列事實能說明反應達到平衡狀態的是_______(填字母)

a.混合氣體的平均相對分子質量不再改變 b. n(H2)與n(COS)的比值不變

c.CO的體積分數不變 d.形成2 mol H-S鍵的同時形成1 mol H-H鍵

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H2S的轉化率(未達到平衡)如圖所示

由圖可知，催化劑活性最大時對應的溫度約為______，H2S的轉化率在后期下降的原因是_______________________________________。

(2)煤氣燃燒后含硫雜質轉化成的SO2，可以被氨水吸收，已知25℃時，NH3·H2O的Kb=1.8×10-5，H2SO3的Ka1=1.3×10-2， Ka2=6.2×10-8.將SO2通入氨水中，當溶液呈中性時，溶液中的c(NH4+)/c(HSO3-)=_____________________.此時溶液中各離子濃度大小關系為：_____________________

Answer 1

【答案】O=C=SCOS+4Br2+12OH-=CO32-+SO42-+8Br-+6H2O285bcd150℃ 催化劑中毒，發生副反應2.24 c(NH4+)> c(HSO3-)> c(SO32-)> c(H+)= c(OH-)

【解析】

（1）①CO2的等電子體COS，等電子體結構相似，根據二氧化碳的分子的電子式可知COS電子式；②COS和Br2KOH反應生成CO32-、SO42-、Br-和H2O，據此書寫離子方程式；③根據蓋斯定律判斷④當溫度為150℃時，COS的轉化率最大；設COS1mol，

（1）①) COS是CO2的等電子體,等電子體結構相似,根據二氧化碳的分子的結構式可知COS結構式。故答案為：；

②COS和Br2的KOH反應生成K2CO3、K2SO4、KBr和H2O,故離子方程式為COS+4Br2+12OH═CO32 + SO42 +8Br+6H2O，故答案為：COS+4Br2+12OH-=CO32-+SO42-+8Br-+6H2O ；

③已知：H2、COS、H2S、CO的燃燒熱依次為285kJ/mol、299kJ/mol 、586kJ/mol、283kJ/mol；其燃燒熱反應方程式為：①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH=-285kJ/mol

②COS(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+SO2(g) ΔH=-299kJ/mol；③H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(l)ΔH=-586kJ/mol ④CO(g)+ 1/2O2(g)= CO2(g) ΔH=-283kJ/mol；由①+②-③-④=-（285kJ/mol+299kJ/mol）+586kJ/mol+283kJ/mo=285 kJ/mol。H2還原COS發生的反應為H2(g)+COS(g)=H2S(g)+CO(g)，該反應ΔH=+285kJ/mol。

a.因為是兩邊計量數相等的反應，所以混合氣體的平均相對分子質量不再改變不能作為判斷平衡的依據；b. 因為氣體按n(H2)：n(COS)=2：1 投料，所以n(H2)與n(COS)的比值不變時說明此反應達到平衡狀態；c.CO的體積分數不變說明此反應達到平衡狀態 ；d.形成2 mol H-S鍵的同時形成1 mol H-H鍵說明此反應達到平衡狀態 。答案：bcd。

④由圖可知，在相同時間內，轉化率最大時即催化劑的活性最大，對應的溫度為150℃；溫度過高，使催化劑活性減弱或喪失，即催化劑中毒，導致轉化率減小。所以H2S的轉化率在后期下降的原因是催化劑中毒，發生副反應。答案：150℃、催化劑中毒，發生副反應。

（2）NH3.H2O NH4+ +OH-，溶液中c(NH4+)=c(OH-)，Kb=[ c(NH4+) c(OH-)]/ c(NH3.H2O) ，SO2通入氨水中，溶液中的電荷守恒為c(NH4+)+ c(H+)= c(HSO3-)+2 c(SO32-)+ c(OH-)，當溶液呈中性時c(OH-)= c(H+)，則c(NH4+)= c(HSO3-)+2 c(SO32-)，K a2=[c(H+)c(SO32-)]/ c(HSO3-)，c(SO32-) Ka2/c(H+)，c(NH4+)=c(HSO3-)+2Ka2.c(HSO3-)/c(H+)=[1+2Ka2/c(H+)]c(HSO3-)，c(NH4+)/ c(HSO3-)=[1+2 Ka2/c(H+)=1+26.2×10-8110-7=2.24.

此時溶液中各離子濃度大小關系為c(NH4+)> c(HSO3-)> c(SO32-)> c(H+)= c(OH-)。答案：2.24. c(NH4+)> c(HSO3-)> c(SO32-)> c(H+)= c(OH-)。