問題詳情:
氧硫化碳(COS,結構類似於CO2)廣泛存在於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。有多種方法可以去氧硫化碳中的硫,其中*解和水解反應是兩種常用的脱硫方法,其反應式分別為:
①*解反應:COS(g) +H2(g)H2S(g) + CO(g) ΔH1= +7kJ/mol
②水解反應:COS(g) +H2O(g)H2S(g) +CO2(g) ΔH2=-35kJ/mol
請回答下列問題:
(1)氧硫化碳的電子式為_____。
(2)CO和H2O(g)能反應生成CO2和H2,寫出該反應熱化學方程式_______。
(3)水解反應達到平衡後,若減小容器的體積,逆反應速率將_____(填增大、減少或不變,下同),COS的轉化率____。
(4)某温度下,體積為2L的恆容體系中,物質的量分別為mmol、nmol的COS蒸氣和H2氣發生*解,已知COS的轉化率為α,則該温度下的平衡常數K= ____(用m、n、α等符號表示)。
(5)某科研小組研究改進催化劑TiO2/Al2O3和温度對COS水解的影響,得到如圖
COS水解的最佳温度是________;理由是___________。
【回答】
(1). (2). CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-42kJ/mol (3). 增大 (4). 不變 (5). m α2 /(1-α)(n-mα) (6). 300℃ (7). 催化劑活*高,轉化率很大
【解析】
【分析】
(1)氧硫化碳是共價化合物,碳原子分別與氧原子、硫原子之間形成2個共用電子對;
(2)根據蓋斯定律計算可得;
(3)平衡後減小容器體積,容器中壓強增大,增大壓強,正、逆反應速率都增大,平衡不移動;
(4)依據題意建立三段式,依據平衡常數公式計算;
(5)由圖中信息分析300℃時COS的轉化率最高,催化劑的活*最強。
【詳解】(1)氧硫化碳是共價化合物,碳原子分別與氧原子、硫原子之間形成2個共用電子對,其電子式為,故*為:;
(2)根據蓋斯定律,②-①得CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),則△H3=△H2-△H1=(-35kJ•mol-1)-(+7kJ•mol-1)=-42kJ•mol-1,故*為:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-42kJ•mol-1;
(3)平衡後減小容器體積,容器中壓強增大,增大壓強,正、逆反應速率都增大;該反應是氣體體積不變的反應,增大壓強,平衡不移動,COS的轉化率不變,故*為:增大;不變;
(4)假設反應容器體積為VL,COS起始物質的量為m,轉化率為a,則變化量為ma,則依據題意建立如下三段式:
COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)
起始(mol)m n 0 0
轉化(mol)ma ma ma ma
平衡(mol)m(1-a) n-ma ma ma
則平衡常數K===,故*:;
(5)由圖中信息分析300℃時COS的轉化率最高,催化劑的活*最強,則COS水解的最佳温度是300℃,此時催化劑活*高,轉化率很大,故*為:300℃;催化劑活*高,轉化率很大。
【點睛】本題考查化學平衡的計算、反應熱與焓變的應用,側重考查分析能力及化學計算能力,掌握蓋斯定律的計算,注意掌握三段式在化學平衡計算中的應用為解答關鍵。
知識點:化學反應速率 化學平衡
題型:綜合題