Question

【题目】煤气中主要的含硫杂质有H2S以及COS（有机硫），煤气燃烧后含硫杂质会转化成SO2从而引起大气污染，因此煤气中H2S的脱出程度已成为煤气洁净度的一个重要指标。请回答下列问题:

（1）H2S在水溶液中的电离方程式为___________。

（2）脱除煤气中COS的方法有Br2的KOH溶液氧化法、H2还原法、水解法等。

①COS的分子结构与CO2相似，COS的结构式为___________。

②Br2的KOH溶液将COS氧化为硫酸盐的离子方程式为______________。

③已知：H2、COS、H2S、CO的燃烧热依次为285kJ/mol、299kJ/mol、586kJ/mol、283kJ/mol；H2还原COS发生的反应为H2(g)+COS(g)=H2S(g)+CO(g)，该反应的ΔH=_________kJ/mol。

④用活性α-Al2O3催化COS水解反应为COS(g)+H2O(g) CO2(g)+H2S(g) ΔH<0，相同流量且在催化剂表面停留相同时间时，不同温度下COS的转化率（未达到平衡）如图1所示；某温度下，COS的平衡转化率与n(H2O)/n(COS)的关系如图2所示。

由图1可知，催化剂活性最大时对应的温度约为______，COS的转化率在后期下降的原因是_______________________________________。由图2可知，P点时平衡常数K=______（保留2位有效数字）。Q点转化率高于P点的原因是__________________________________。

Answer 1

【答案】 H2SH++HS- 、HS-H++S2- O=C=S COS+4Br2+12OH-=CO32-+SO42-+8Br-+6H2O 285 150 催化剂中毒，发生副反应等合理答案（平衡逆向移动相关描述一律不给分） 0.048 相同条件下n(H2O)/n(COS)越高，相当于COS浓度不变情况下，增大水蒸气浓度，平衡正向移动，COS转化率提高

【解析】(1) H2S的水溶液即氢硫酸，是弱酸，将分步电离，即H2SH++HS- 、HS-H++S2-，或者只写H2SH++HS-；

(2) ①CO2的分子结构是含C=O的直线型构成，所以COS的分子结构式为S=C=O；②Br2的KOH溶液在氧化COS时，溴生成Br－，S生成硫酸钾，C生成的CO2在碱性溶液又转化为CO32-，所以反应的离子方程式为COS+4Br2 +12OH－= CO32-+SO42-+8Br－+6H2O；③根据这四种物质燃烧热的热化学方程式，利用盖斯定律即可求出：ΔH=(285kJ/mol+299kJ/mol)-(586kJ/mol+283kJ/mol)=-285 kJ/mol；④由图1可知，在相同时间内，转化率最大时，即催化剂活性最大，对应的温度为150℃；温度过高，使催化剂最佳活性减弱或丧失，即催化剂中毒，导致转化率减小；由图2可知，P点时COS的转化率为30%，n(H2O)/n(COS)=3，可列如下关系：

COS(g)+H2O(g) CO2(g)+H2S(g)

起始物质的量(mol) 1 3 0 0

改变物质的量(mol) 0.3 0.3 0.3 0.3

平衡物质的量(mol) 0.7 2.7 0.3 0.3

则K=

相同条件下n(H2O)/n(COS)的比值越高，相当于COS浓度不变情况下，增大反应物水蒸气浓度，促进化学平衡正向移动，提高了COS转化率。