Question

16．羰基硫（O=C=S）广泛存在于以煤为原料的各种化工原料气中，能引起催化剂中毒、化学产品质量下降和大气污染．羰基硫的氢解反应和水解反应是两种常用的脱硫方法，其反应式分别为：
①氢解反应：COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）△H₁=+7KJ•mol^-1
②水解反应：COS（g）+H₂O（g）?H₂S（g）+CO₂（g）△H₂
已知反应中相关的化学键键能数据如下：

化学键	C=O（CO2）	C=O（COS）	C=S	H-S	H-O
E/（KJ•mol-1）	803	742	577	339	465

回答下列问题：
（1）在以上脱除COS的反应中，若某反应有1mol电子发生转移，则该反应吸收的热量为3.5KJ．
（2）已知热化学方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H₃ 则△H₃=-42KJ•mol^-1．
（3）氢解反应平衡后增大容器的体积，则正反应速率减小，COS的转化率不变（填“增大”或“减小”或“不变”）．
（4）COS氢解反应的平衡常数K与温度T具有如下的关系式lgK=$\frac{a}{T}$+b，式中a和b均为常数．
①如图中，表示COS氢解反应的直线为z，判断依据为氢解反应为吸热反应，升高温度，k增大．
②一定条件下，催化剂A和B对COS的氢解均具有催化作用，相关数据如下表所示：

	达到平衡所需的时间/min	a的数值	b的数值
催化剂A	t	a1	b1
催化剂B	2t	a2	b2

则a₁=a₂（填“＞”或“＜”或“=”），判断a₁和a₂大小的依据为K的数值只与温度有关，与催化剂无关．
③某温度下，在体积不变的容器中，若COS和H₂的起始体积比为1：V，平衡后COS和H₂的体积比为1：10V，则此温度下该反应的化学平衡常数K=$\frac{81V}{10（V-1）^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）脱硫反应中氢解反应为氧化还原反应，COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）△H₁=+7KJ•mol^-1 ，2moll电子转移吸收热量7KJ，依据此热化学方程式计算；
（2）反应焓变△H=断裂反应物总化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量=反应物总键能-生成物总键能，结合盖斯定律计算得到；
（3）氢解反应平衡后增大容器的体积，压强减小，反应速率减小，COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）反应前后气体体积不变，压强变化平衡不变；
（4）①氢解反应为吸热反应，升高温度，平衡正向进行；
②平衡常数随温度变化，温度不变，平衡常数不变；
③结合好像平衡三行计算列式计算平衡浓度，平衡常数等语言生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积．

解答 解：（1）脱硫反应中氢解反应为氧化还原反应，COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）△H₁=+7KJ•mol^-1 ，2moll电子转移吸收热量7KJ，若某反应有1mol电子发生转移，则该反应吸收的热量为3.5KJ，故答案为：3.5；
（2）①COS（g）+H₂O（g）?H₂S（g）+CO₂（g）△H₂ =742KJ+577KJ+2×465KJ-2×339KJ-2×803KJ=-35KJ/mol，
②COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）△H₁=+7KJ•mol^-1
盖斯定律计算①-②得到：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H₃=-42KJ/mol，
故答案为：-42；
（3）COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）反应前后气体体积不变，氢解反应平衡后增大容器的体积，压强减小，反应速率减小，平衡不动COS的转化率不变，
故答案为：减小；不变；
（4）COS氢解反应的平衡常数K与温度T具有如下的关系式lgK=$\frac{a}{T}$+b，式中a和b均为常数，随$\frac{1}{T}$增大，K增大，
①氢解反应为吸热反应，升高温度，k增大，如图中，表示COS氢解反应的直线为z，故答案为：z；氢解反应为吸热反应，升高温度，k增大；
②K的数值只与温度有关，温度不变平衡常数不变与催化剂无关，lgK=$\frac{a}{T}$+b，则a₁=a₂，故答案为：=；K的数值只与温度有关，与催化剂无关；
③某温度下，在体积不变的容器中，若COS和H₂的起始体积比为1：V，平衡后COS和H₂的体积比为1：10V，依据化学平衡三行计算得到，反应前后气体物质的量不变，可以直接利用物质的量计算
                COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）
起始量       1             V               0              0
变化量       x             x              x               x
平衡量     1-x            V-x              x              x
（1-x）：（V-x）=1：10V
x=$\frac{9V}{10V-1}$
则此温度下该反应的化学平衡常数K=$\frac{{x}^{2}}{（1-x）（V-x）}$=$\frac{81V}{10（V-1）^{2}}$，
故答案为：$\frac{81V}{10（V-1）^{2}}$．

点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律的理解应用、化学平衡计算、平衡影响因素分析、平衡常数计算应用等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．