Question

【題目】天然氣部分氧化制取的化工原料氣中，常含有氧硫化碳(COS，結構類似于CO2)，目前氧硫化碳脫除可采用氫解和水解兩種方法，其反應原理如下:

氫解:COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)

水解:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)

（1）氧硫化碳的電子式為________________________________。

（2）如下圖是氧硫化碳水解和氫解平衡轉化率隨溫度變化曲線。

①觀察圖像，水解與氫解相比優勢為_________________________________。

②水解的△H___0(填“大于"或“小于”)

③已知:1molCOS(g)完全氫解能量變化為6.99kJ，若初始COS的物質的量為nmol，從反應開始到R點所示體系的能量變化為______kJ(只列式，不必計算)。

（3）氫解和水解產生的H2S必須進行回收處理，酸性、可溶性鐵鹽氧化H2S制取硫磺工藝備受重視。

①寫出酸性條件下用氫氧化鐵溶液吸收H2S制取硫磺的離子方程式___________________________。

②吸收H2S后的酸性廢液中的Fe2+，可通過電解法使Fe3+再生，寫出電解時總反應的離子方程式:__________。

③常溫下，在c(H+)=0.30mo/L的酸性溶液中通入H2S至飽和，測得硫化氫的平衡濃度為0.10mol/L，計算此時溶液中c(S2-)=_______[忽略H2S電離生成的H+，Ka1(H2S)=1.3×10-7，Ka2(H2S)=7.0×10-15，結果保留兩位有效數字。]

Answer 1

【答案】 水解利用廉價水蒸氣作轉化劑，比氫氣便宜、易得(或水解在較低溫度下，氧硫化碳具有較高的轉化率，比氫解節約能源) 小于 96%n×6.99 2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S Fe2++2H+2Fe3++H2↑ 1.0×10-21mol/L

【解析】（1）氧硫化碳的電子式為；（2）①觀察圖像，根據氧硫化碳水解和氫解平衡轉化率隨溫度變化曲線可知，水解與氫解相比優勢為：水解利用廉價水蒸氣作轉化劑，比氫氣便宜、易得(或水解在較低溫度下，氧硫化碳具有較高的轉化率，比氫解節約能源)；②根據曲線變化可知，升高溫度，水解的平衡轉化率降低，平衡逆向移動，逆反應為吸熱，正反應為放熱，△H小于0；③已知:1molCOS(g)完全氫解能量變化為6.99kJ，若初始COS的物質的量為nmol，從反應開始到R點（轉化率為96%）所示體系的能量變化為96%×nmol×6.99kJ =96%n×6.99kJ；（3）①酸性條件下用氫氧化鐵溶液吸收H2S制取硫磺，同時產生Fe2+，反應的離子方程式2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S；②吸收H2S后的酸性廢液中的Fe2+，可通過電解法使Fe3+再生，電解時Fe2+失電子產生Fe3+，H+得電子產生H2，故總反應的離子方程式：Fe2++2H+2Fe3++H2↑；

③ H2S H+ + HS-

0.1mol/L 0.30ml/L c(HS-)

則Ka1(H2S)= ==1.3×10-7，解得c(HS-)=4.3×10-8mol/L；

HS- H+ + S2-

4.3×10-8mol/L 0.30ml/L c(S2-)

則Ka2(H2S)= ==7.0×10-15，解得c(S2-)=1.0×10-21mol/L。