Question

煤气中主要的含硫杂质有H₂S以及COS（有机硫），煤气燃烧后含硫杂质会转化成SO₂从而引起大气污染。煤气中H₂S的脱除程度已成为其洁净度的一个重要指标。回答下列问题：

(1)将H₂S通入FeCl₃溶液中，该反应的还原产物为___________。

(2)脱除煤气中COS的方法有Br₂的KOH溶液氧化法、H₂还原法以及水解法等。

①COS的分子结构与CO₂相似，COS的电子式为_____________。

②Br₂的KOH溶液将COS氧化为硫酸盐和碳酸盐的离子方程式为_____________。

③已知断裂1mol化学键所需的能量如下：

化学键	H—H	C═O	C═S	H—S	C≡O
E/kJ•mol^-1	436	745	577	339	1072

H₂还原COS发生的反应为H₂(g)+COS(g) ═H₂S(g)+CO(g)，该反应的ΔH=________kJ·mol^-1。

④用活性α—Al₂O₃催化COS水解的反应为COS(g)+ H₂ O(g) CO₂(g)+ H₂S (g) ΔH<0，相同投料比、相同流量且在催化剂表面停留相同时间时，不同温度下COS的转化率（未达到平衡）如图1所示；某温度下，COS的平衡转化率与的关系如图2所示。

         

由图1可知，催化剂活性最大时对应的温度约为____________；由图2可知，P点时平衡常数K=_____

（保留2位有效数字）。

(3)常温下可发生反应：ZnS(s)+2H⁺(aq) Zn²⁺(aq)+H₂S(aq)，达到平衡时，该反应的平衡常数K=_______[已知：K_sp(ZnS)=2.93×10^-25；H₂S电离常数；K_a1=9.5×10^-8，K_a2=1.3×10^-14]。

Answer

Fe2+（或FeCl2） COS+4Br2+12OH-═CO32-+SO42-+8Br-+6H2O +8 150℃ 0.048 2.4×10-4（或2.37×10-4）

【解析】(1)将H2S通入FeCl3溶液中，反应为：H2S+2Fe3+=S↓+2Fe2++2H+，Fe3+被还原为Fe2+，故还原产物为Fe2+（或FeCl2）。

（2）①COS的分子结构与CO2相似，故COS的电子式为；②碱性溶液，OH-参与反应，生成水，Br2作氧化剂被还原为Br-，故Br2的KOH溶液将COS氧化为硫酸盐和碳酸盐的离子方程式为：COS+4Br2+12OH-=CO32-+SO42-+8Br-+6H2O；③ΔH=(436+745+577-2×339-1072)kJ·mol-1=+8kJ·mol-1；④由图1可得，相同投料比、相同流量且在催化剂表面停留相同时间时，150℃时COS转化率最大，所以该温度下反应速率最快，催化剂活性最大；由图2，可列三段式：

K= == ≈0.048。

（3）K= = ÷ ÷ = = ≈ 2.37×10-4 。

点睛：氧化还原型离子方程式的书写，注意运用得失电子守恒法配平，如本题（2）①中：1molBr2得到2 mol e-，1molCOS失去8 mol e-，所以氧化剂与还原剂物质的量之比为4:1；水溶液中有关平衡常数K的计算，注意运用Ka（或Kb）、Kh、Kw间的关系，列出合适的表达式求算。