Question

16．羰基硫（O=C=S）廣泛存在于以煤為原料的各種化工原料氣中，能引起催化劑中毒、化學(xué)產(chǎn)品質(zhì)量下降和大氣污染．羰基硫的氫解反應(yīng)和水解反應(yīng)是兩種常用的脫硫方法，其反應(yīng)式分別為：
①氫解反應(yīng)：COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）△H₁=+7KJ•mol^-1
②水解反應(yīng)：COS（g）+H₂O（g）?H₂S（g）+CO₂（g）△H₂
已知反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

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

回答下列問題：
（1）在以上脫除COS的反應(yīng)中，若某反應(yīng)有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則該反應(yīng)吸收的熱量為3.5KJ．
（2）已知熱化學(xué)方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H₃ 則△H₃=-42KJ•mol^-1．
（3）氫解反應(yīng)平衡后增大容器的體積，則正反應(yīng)速率減小，COS的轉(zhuǎn)化率不變（填“增大”或“減小”或“不變”）．
（4）COS氫解反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度T具有如下的關(guān)系式lgK=$\frac{a}{T}$+b，式中a和b均為常數(shù)．
①如圖中，表示COS氫解反應(yīng)的直線為z，判斷依據(jù)為氫解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，k增大．
②一定條件下，催化劑A和B對(duì)COS的氫解均具有催化作用，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：

	達(dá)到平衡所需的時(shí)間/min	a的數(shù)值	b的數(shù)值
催化劑A	t	a1	b1
催化劑B	2t	a2	b2

則a₁=a₂（填“＞”或“＜”或“=”），判斷a₁和a₂大小的依據(jù)為K的數(shù)值只與溫度有關(guān)，與催化劑無(wú)關(guān)．
③某溫度下，在體積不變的容器中，若COS和H₂的起始體積比為1：V，平衡后COS和H₂的體積比為1：10V，則此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{81V}{10（V-1）^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）脫硫反應(yīng)中氫解反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）△H₁=+7KJ•mol^-1 ，2moll電子轉(zhuǎn)移吸收熱量7KJ，依據(jù)此熱化學(xué)方程式計(jì)算；
（2）反應(yīng)焓變△H=斷裂反應(yīng)物總化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算得到；
（3）氫解反應(yīng)平衡后增大容器的體積，壓強(qiáng)減小，反應(yīng)速率減小，COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）反應(yīng)前后氣體體積不變，壓強(qiáng)變化平衡不變；
（4）①氫解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向進(jìn)行；
②平衡常數(shù)隨溫度變化，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
③結(jié)合好像平衡三行計(jì)算列式計(jì)算平衡濃度，平衡常數(shù)等語(yǔ)言生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積．

解答 解：（1）脫硫反應(yīng)中氫解反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）△H₁=+7KJ•mol^-1 ，2moll電子轉(zhuǎn)移吸收熱量7KJ，若某反應(yīng)有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則該反應(yīng)吸收的熱量為3.5KJ，故答案為：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
蓋斯定律計(jì)算①-②得到：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H₃=-42KJ/mol，
故答案為：-42；
（3）COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）反應(yīng)前后氣體體積不變，氫解反應(yīng)平衡后增大容器的體積，壓強(qiáng)減小，反應(yīng)速率減小，平衡不動(dòng)COS的轉(zhuǎn)化率不變，
故答案為：減�。徊蛔�；
（4）COS氫解反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度T具有如下的關(guān)系式lgK=$\frac{a}{T}$+b，式中a和b均為常數(shù)，隨$\frac{1}{T}$增大，K增大，
①氫解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，k增大，如圖中，表示COS氫解反應(yīng)的直線為z，故答案為：z；氫解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，k增大；
②K的數(shù)值只與溫度有關(guān)，溫度不變平衡常數(shù)不變與催化劑無(wú)關(guān)，lgK=$\frac{a}{T}$+b，則a₁=a₂，故答案為：=；K的數(shù)值只與溫度有關(guān)，與催化劑無(wú)關(guān)；
③某溫度下，在體積不變的容器中，若COS和H₂的起始體積比為1：V，平衡后COS和H₂的體積比為1：10V，依據(jù)化學(xué)平衡三行計(jì)算得到，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，可以直接利用物質(zhì)的量計(jì)算
                COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）
起始量       1             V               0              0
變化量       x             x              x               x
平衡量     1-x            V-x              x              x
（1-x）：（V-x）=1：10V
x=$\frac{9V}{10V-1}$
則此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{x}^{2}}{（1-x）（V-x）}$=$\frac{81V}{10（V-1）^{2}}$，
故答案為：$\frac{81V}{10（V-1）^{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的理解應(yīng)用、化學(xué)平衡計(jì)算、平衡影響因素分析、平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．