Question

【題目】羰基硫(COS)在常溫常壓下為有臭雞蛋氣味的無色氣體，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥和其他化工生產(chǎn)中，存在于煤、石油和天然氣中的羰基硫會(huì)腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境，更會(huì)危害人體健康，工業(yè)上處理羰基硫常見的方法有水解反應(yīng)和氫解反應(yīng)。

(1)已知羰基硫中所有原子最外層均達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)，則其結(jié)構(gòu)式為________________。

(2)①已知：H2(g)＋COS(g)H2S(g)＋CO(g)△H1=＋6.2kJ·mol－1；

②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)△H2=＋41.2kJ·mol－1；

則COS水解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為H2O(g)＋COS(g)=H2S(g)＋CO2(g)，△H=___________kJ/mol.

②已知：COS水解反應(yīng)的機(jī)理如下，其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。

a. 吸附：H2O→H2O*

b. 反應(yīng)：COS＋H2O*→CO2＋H2S*

c. 脫附：H2S*→H2S

已知COS水解反應(yīng)的反應(yīng)速率由b決定，則a、b、c三步中活化能最大的是__________________。

(3)已知COS氫解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為H2(g)＋COS(g)H2S(g)＋CO(g) △H=+6.2kJ·mol－1，一定溫度下，向某恒容密閉容器中充入4molCOS(g)和6molH2(g)發(fā)生氫解反應(yīng)，H2、COS的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，

①H2的平衡轉(zhuǎn)化率為_________________，

②該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K為__________________，

③其他條件不變，20min時(shí)，向該容器中充入2molH2和3molCO，此時(shí)v(正)______________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。

Answer 1

【答案】O=C=S -35.0 b 60% 13.5 等于

【解析】

(2)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；

②化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率由反應(yīng)速率最慢的一步?jīng)Q定，且反應(yīng)的活化能越大，反應(yīng)速率越慢；

(3)根據(jù)已知信息和反應(yīng)的特點(diǎn)，列三段式進(jìn)行計(jì)算。

(1)已知羰基硫中所有原子最外層均達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)，類比CO2，可知其結(jié)構(gòu)式為O=C=S；

(2)已知熱化學(xué)方程式：①H2(g)＋COS(g)H2S(g)＋CO(g)△H1=＋6.2kJ·mol－1；②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)△H2=＋41.2kJ·mol－1；根據(jù)蓋斯定律可知，由①-②可得目標(biāo)方程式，則COS水解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為H2O(g)＋COS(g)=H2S(g)＋CO2(g) △H=△H1-△H2=＋6.2kJ·mol-1 - 41.2kJ·mol-1= -35.0kJ/mol；

②已知COS水解反應(yīng)的反應(yīng)速率由b決定，則步驟b的反應(yīng)速率最慢，則a、b、c三步中活化能最大的是b；

(3)該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，則氣體總物質(zhì)的量始終為10mol，由圖像可知，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，H2(g)的體積分?jǐn)?shù)為24%，則平衡時(shí)，H2(g)的物質(zhì)的量為2.4mol，則H2(g)的轉(zhuǎn)化量為3.6mol，

①則H2的平衡轉(zhuǎn)化率為；

②可列出三段式為(單位為mol)：

，因?yàn)樵摲磻?yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，故該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)；

③其他條件不變，20min時(shí)，向該容器中充入2molH2和3molCO，此時(shí)n(H2)=4.4mol，n(CO)=6.6mol，則濃度商，故反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，則v(正)等于v(逆)。