Question

【題目】硫的化合物在化工生產、污水處理等領域應用廣泛。

Ⅰ．羰基硫(O=C=S)廣泛存在于以煤為原料制備的各種化工原料氣中，能引起催化劑中毒、大氣污染等。羰基硫的水解和氫解是兩種常用的脫硫方法，其反應式分別為：

a．水解反應：COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) △H1=-35 kJ/mol

b．氫解反應：COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H2

已知：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H3=-42kJ/mol

(1)完成上述氫解反應的熱化學方程式：______。

(2)一定條件下，密閉容器中發(fā)生反應a，其中COS(g)的平衡轉化率(α)與溫度(T)的關系如圖所示。則A、B、C三點對應的狀態(tài)中，v(COS)=v(H2S)的是______(填字母)。

(3)反應b的正、逆反應的平衡常數(K)與溫度(T)的關系如圖所示，其中表示正反應的平衡常數(K正)的是______(填“A”或“B”)。

(4)T1℃時，向容積為10L的恒容密閉容器中充入2molCOS(g)和2molH2(g)，發(fā)生反應b，則：COS的平衡轉化率為______。

Ⅱ．礦石冶煉與含硫化合物有關。

(5)將冰銅礦(主要為Cu2S和FeS相熔合而成)加熔劑(石英砂)在1200℃左右吹入空氣進行吹煉：Cu2S被氧化為Cu2O，生成的Cu2O與Cu2S反應，生成含Cu量約為98.5%的粗銅，該過程中發(fā)生反應的化學方程式分別是：___________；___________。

(6)廢氣中的SO2可用NaOH溶液吸收，吸收SO2后的堿性溶液還可用于Cl2的尾氣處理，吸收Cl2后的溶液仍呈強堿性。

①吸收Cl2后的溶液中一定存在的陰離子有OH-、______。

②吸收Cl2后的溶液中可能存在SO32-，取該溶液于試管中，滴加黃色的溴水，得到無色溶液。此實驗不能證明溶液中含有SO32-，理由是___________。

Answer 1

【答案】COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H=+7kJ/mol ABC A 50% 2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S6Cu+2SO2↑ SO42-、Cl- NaOH溶液能跟溴單質反應，使溶液呈無色

【解析】

(1)根據蓋斯定律，將①-②，整理可得相應反應的熱化學方程式；

(2)化學方程式中相應物質的計量數的比等于物質的反應速率比；

(3)該反應的正反應是吸熱反應，則逆反應是放熱反應，升高溫度平衡正向移動，導致正反應平衡常數增大；

(4)T1℃時，正逆平衡常數相等，正逆反應平衡常數互為倒數，則該溫度下正逆反應平衡常數為1，開始時c(H2)=c(COS)==0.2mol/L，設COS的平衡轉化率為x，

可逆反應 COS(g) + H2(g)H2S(g) + CO(g)

開始(mol/L)0.2 0.2 0 0

反應(mol/L)0.2x 0.2x 0.2x 0.2x

平衡(mol/L)0.2-0.2x 0.2-0.2x 0.2x 0.2x

化學平衡常數K==1據此計算x；

(5)Cu2S被氧化為Cu2O：2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2；Cu2O與Cu2S反應：2Cu2O+Cu2S 6Cu+2SO2↑；

(6)氯氣具有強氧化性，SO32-中+4價的硫具有還原性，氯氣與SO32-會發(fā)生氧化還原反應；溶液顯堿性時能與溴水反應，不能確定溴水與SO32-會發(fā)生氧化還原反應。

(1)①COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) △H1=-35 kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H3=-42kJ/mol

將方程式①-②整理可得COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H2=+7kJ/mol；

(2)根據方程式COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)可知，COS和H2S的化學計量數相等，則二者化學反應速率相等，與反應是否達到平衡狀態(tài)無關，也與反應溫度無關，故合理選項是ABC；

(3)該反應的正反應是吸熱反應，則逆反應是放熱反應，升高溫度平衡正向移動，導致正反應平衡常數增大，

故選A；

(4)T1℃時，正逆平衡常數相等，正逆反應平衡常數互為導致，則該溫度下正逆反應平衡常數為1，

開始時c(H2)=c(COS)==0.2mol/L，設COS的平衡轉化率為x，

可逆反應 COS(g) + H2(g)H2S(g) + CO(g)

開始(mol/L)0.2 0.2 0 0

反應(mol/L)0.2x 0.2x 0.2x 0.2x

平衡(mol/L)0.2-0.2x 0.2-0.2x 0.2x 0.2x

化學平衡常數K==1，解得x=0.5=50%；

(5)Cu2S被氧化為Cu2O：2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2；Cu2O與Cu2S反應：2Cu2O+Cu2S6Cu+2SO2↑；

(6)①吸收SO2后的堿性溶液還可用于Cl2的尾氣處理，亞硫酸鈉與氯氣發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鈉和鹽酸，則吸收Cl2后的溶液中一定存在的陰離子有OH-、SO42-、Cl-；

②滴加黃色的溴水，得到無色溶液，此實驗不能證明溶液中含有SO32-，理由是NaOH溶液能跟溴單質反應，使溶液呈無色。