Question

【題目】羰基硫（COS）主要存在于煤、石油和天然氣中，會造成設備腐蝕、環境污染，更危害人體健康。目前，我國已經實現了在催化劑（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，若測得該反應平衡時H2O與COS的體積比1：6，則該溫度下，脫除反應的平衡常數K=__（保留兩位小數）。

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

已知：COS脫除反應機理如下，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

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

②“吸附”步驟為__（填“快反應”或“慢反應”），理由是__。

③脫除反應的決速步驟為__（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是__。

（3）工業上常采用下圖所示電解裝置，將氣態廢棄物中的硫化氫轉化為可利用的硫。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時發生反應的離子方程式為2[Fe（CN）6]3-+2CO32-+H2S═2[Fe（CN）6]4-+2HCO3-+S↓．電解過程中陰極區電極反應式為_。

Answer 1

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

根據蓋斯定律，反應①-②即可得COS精度脫除反應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K==2.67，

故答案為：2.67；

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

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

故答案為：快反應；H2O（g）的物質的量不影響總反應速率；

③根據COS（g）脫除速率與COS（g）物質的量的關系可知脫除反應的決速步驟為b，

故答案為：b；

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

故答案為：S*+H2H2S*；

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

故答案為：2HCO3-+2e-=H2↑+2CO32-。