Question

【题目】石油产品含有多种含硫物质，如H2S、COS等。

(1)一种脱硫工艺为:真空K2CO3-克劳斯法。

①K2CO3溶液吸收H2S的反应为K2CO3+H2S=KHS+KHCO3，该反应的平衡常数的对数值为1gK=___。

(已知:H2CO3 lgK1=-6.4, lgK2=-10.3；H2S 1gK1=-7，lgK2=-19)

②已知下列热化学方程式:

2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) △H1 =-1172kJ·mol-1

2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) △H2 =-632kJ·mol-1

克劳斯法回收硫的反应为SO2气体和H2S气体反应生成S(s)，则该反应的热化学方程式为___________________。同时，COS发生水解反应: COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g) △H>0，结合以上两个反应，克劳斯法选择反应温度为300℃，温度低有利于____，但温度过低会使硫析出，降低催化剂活性，反应过慢，以及不利于_______________。

(2)石灰石料浆作为脱硫剂可有效吸收废气中的SO2，将CO2气体通入石灰石料浆罐对CaCO3脱硫剂进行活化处理可明显提高CaCO3脱硫的效率，活化后的主要脱硫反应之一为:2Ca2++2SO2+O2+3H2O = 2CaSO4·H2O+4H+。

①废气经脱硫后，除水蒸气外，________(填气体化学式)含量明显增多。

②其他条件一定，物料比为1.2时，脱硫反应的速率受Ca2+浓度的影响。图中a点是Ca(OH)2为脱硫剂时的脱硫效率，曲线表示CaCO3活化时间对脱硫效率的影响。

I.CaCO3与SO2反应的速率明显低于Ca(OH)2与SO2反应的速率，其原因是________。

II.a点和b点脱硫效率接近的原因是________________。

Answer 1

【答案】 3.3 2H2S(g) + SO2(g)＝3S(s) + 2H2O（l） △H = - 362 kJ·mol-1 H2S 与 SO2反应平衡正向进行 COS 水解 CO2 相同条件下，Ca(OH)2的溶解度大于CaCO3，溶液中产生的Ca2+浓度比CaCO3 产生的Ca2+浓度大 CaCO3 +CO2 + H2O＝Ca2+ +2HCO3-，Ca2+浓度增大

【解析】分析：本题考查化学平衡常数的计算、盖斯定律的应用、外界条件对化学平衡和化学反应速率的影响。

（1）①根据平衡常数的表达式和H2CO3、H2S的电离平衡常数计算。

②应用盖斯定律写出SO2气体和H2S气体反应的热化学方程式。H2S与SO2的反应为放热反应，COS的水解反应为吸热反应，温度低有利于H2S与SO2的反应平衡正向移动，温度过低不利于COS的水解。

（2）①石灰石料浆吸收SO2的原理为2CaCO3+2SO2+O2+H2O=2CaSO4·H2O+2CO2；将CO2通入石灰石料浆活化处理，脱硫的原理为CO2+CaCO3+H2O=Ca（HCO3）2，2Ca（HCO3）2+2SO2+O2=2CaSO4·H2O+4CO2+H2O；废气脱硫后，CO2含量明显增多。

②I.相同条件下，Ca（OH）2的溶解度大于CaCO3，Ca（OH）2溶液中产生Ca2+浓度比CaCO3中产生的Ca2+浓度大，浓度越大反应速率越快。

II.用CaCO3脱硫时会产生CO2，CO2与CaCO3、H2O反应生成可溶性Ca（HCO3）2，溶液中Ca2+浓度增大，使a点和b点的脱硫效率接近。

详解：（1）反应K2CO3+H2S=KHS+KHCO3的离子方程式为：CO32-+H2S=HS-+HCO3-，该反应的平衡常数K===，lgK=lgKa1（H2S）-lgKa2（H2CO3）=-7-（-10.3）=3.3。

②对反应编号，

2H2S（g）+3O2（g）=2SO2（g）+2 H2O（l）ΔH1 =-1172kJ·mol-1（I式）

2H2S（g）+O2（g）=2S（s）+2H2O（l）ΔH2 =-632kJ·mol-1（II式）

应用盖斯定律，将（II式3-I式）2得，2H2S（g）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l）ΔH=[（-632kJ/mol）3-（-1172kJ/mol）] 2=-362kJ/mol，H2S气体与SO2气体反应生成S（s）的热化学方程式为2H2S（g）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l）ΔH=-362kJ/mol。H2S与SO2的反应为放热反应，COS的水解反应为吸热反应，降低温度，H2S与SO2的反应平衡正向移动，COS的水解反应逆向移动，温度低有利于H2S与SO2的反应平衡正向移动。温度过低不利于COS的水解。

（2）①石灰石料浆吸收SO2的原理为2CaCO3+2SO2+O2+H2O=2CaSO4·H2O+2CO2；将CO2通入石灰石料浆活化处理，脱硫的原理为CO2+CaCO3+H2O=Ca（HCO3）2，2Ca（HCO3）2+2SO2+O2=2CaSO4·H2O+4CO2+H2O；废气脱硫后，除水蒸气外，CO2含量明显增多。

②I.主要的脱硫反应为2Ca2++2SO2+O2+3H2O=2CaSO4·H2O+4H+；相同条件下，Ca（OH）2的溶解度大于CaCO3，Ca（OH）2溶液中产生Ca2+浓度比CaCO3中产生的Ca2+浓度大，Ca2+浓度越大反应速率越快，所以CaCO3与SO2反应的速率明显低于Ca（OH）2与SO2反应的速率。

II.用CaCO3脱硫时反应为2CaCO3+2SO2+O2+H2O=2CaSO4·H2O+2CO2，脱硫时会产生CO2，CO2与CaCO3、H2O反应生成可溶性Ca（HCO3）2，反应为CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2，溶液中Ca2+浓度增大，使a点和b点的脱硫效率接近。