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、化學產品質量下降和大氣污染．羰基硫的氫解反應和水解反應是兩種常用的脫硫方法，其反應式分別為：
①氫解反應：COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）△H₁=+7KJ•mol^-1
②水解反應：COS（g）+H₂O（g）?H₂S（g）+CO₂（g）△H₂
已知反應中相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	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的反應中，若某反應有1mol電子發(fā)生轉移，則該反應吸收的熱量為3.5KJ．
（2）已知熱化學方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H₃ 則△H₃=-42KJ•mol^-1．
（3）氫解反應平衡后增大容器的體積，則正反應速率減小，COS的轉化率不變（填“增大”或“減小”或“不變”）．
（4）COS氫解反應的平衡常數K與溫度T具有如下的關系式lgK=$\frac{a}{T}$+b，式中a和b均為常數．
①如圖中，表示COS氫解反應的直線為z，判斷依據為氫解反應為吸熱反應，升高溫度，k增大．
②一定條件下，催化劑A和B對COS的氫解均具有催化作用，相關數據如下表所示：

	達到平衡所需的時間/min	a的數值	b的數值
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大小的依據為K的數值只與溫度有關，與催化劑無關．
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，則此溫度下該反應的化學平衡常數K=$\frac{81V}{10（V-1）^{2}}$．

Answer 1

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

解答 解：（1）脫硫反應中氫解反應為氧化還原反應，COS（g）+H₂（g）?H₂S（g）+CO（g）△H₁=+7KJ•mol^-1 ，2moll電子轉移吸收熱量7KJ，若某反應有1mol電子發(fā)生轉移，則該反應吸收的熱量為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）反應前后氣體體積不變，氫解反應平衡后增大容器的體積，壓強減小，反應速率減小，平衡不動COS的轉化率不變，
故答案為：減小；不變；
（4）COS氫解反應的平衡常數K與溫度T具有如下的關系式lgK=$\frac{a}{T}$+b，式中a和b均為常數，隨$\frac{1}{T}$增大，K增大，
①氫解反應為吸熱反應，升高溫度，k增大，如圖中，表示COS氫解反應的直線為z，故答案為：z；氫解反應為吸熱反應，升高溫度，k增大；
②K的數值只與溫度有關，溫度不變平衡常數不變與催化劑無關，lgK=$\frac{a}{T}$+b，則a₁=a₂，故答案為：=；K的數值只與溫度有關，與催化劑無關；
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，依據化學平衡三行計算得到，反應前后氣體物質的量不變，可以直接利用物質的量計算
                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=$\frac{9V}{10V-1}$
則此溫度下該反應的化學平衡常數K=$\frac{{x}^{2}}{（1-x）（V-x）}$=$\frac{81V}{10（V-1）^{2}}$，
故答案為：$\frac{81V}{10（V-1）^{2}}$．

點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的理解應用、化學平衡計算、平衡影響因素分析、平衡常數計算應用等知識點，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．