Question

【題目】硫的化合物在化工生產(chǎn)、污水處理等領(lǐng)域應(yīng)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(yīng)式分別為：

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

b．氫解反應(yīng)：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(yīng)的熱化學(xué)方程式：______。

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

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

(4)T1℃時(shí)，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(yīng)b，則：COS的平衡轉(zhuǎn)化率為______。

Ⅱ．礦石冶煉與含硫化合物有關(guān)。

(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(jìn)行吹煉：Cu2S被氧化為Cu2O，生成的Cu2O與Cu2S反應(yīng)，生成含Cu量約為98.5%的粗銅，該過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(zhì)反應(yīng)，使溶液呈無色

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，將①-②，整理可得相應(yīng)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

(2)化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的計(jì)量數(shù)的比等于物質(zhì)的反應(yīng)速率比；

(3)該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，導(dǎo)致正反應(yīng)平衡常數(shù)增大；

(4)T1℃時(shí)，正逆平衡常數(shù)相等，正逆反應(yīng)平衡常數(shù)互為倒數(shù)，則該溫度下正逆反應(yīng)平衡常數(shù)為1，開始時(shí)c(H2)=c(COS)==0.2mol/L，設(shè)COS的平衡轉(zhuǎn)化率為x，

可逆反應(yīng) COS(g) + H2(g)H2S(g) + CO(g)

開始(mol/L)0.2 0.2 0 0

反應(yīng)(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(xué)平衡常數(shù)K==1據(jù)此計(jì)算x；

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

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

(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(jù)方程式COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)可知，COS和H2S的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等，則二者化學(xué)反應(yīng)速率相等，與反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)無關(guān)，也與反應(yīng)溫度無關(guān)，故合理選項(xiàng)是ABC；

(3)該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，導(dǎo)致正反應(yīng)平衡常數(shù)增大，

故選A；

(4)T1℃時(shí)，正逆平衡常數(shù)相等，正逆反應(yīng)平衡常數(shù)互為導(dǎo)致，則該溫度下正逆反應(yīng)平衡常數(shù)為1，

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

可逆反應(yīng) COS(g) + H2(g)H2S(g) + CO(g)

開始(mol/L)0.2 0.2 0 0

反應(yīng)(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(xué)平衡常數(shù)K==1，解得x=0.5=50%；

(5)Cu2S被氧化為Cu2O：2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2；Cu2O與Cu2S反應(yīng)：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(yīng)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(shí)驗(yàn)不能證明溶液中含有SO32-，理由是NaOH溶液能跟溴單質(zhì)反應(yīng)，使溶液呈無色。