Question

羰基硫（COS）广泛存在于以煤为原料的各种化工原料气中，能引起催化剂中毒、化学产品质量下降和大气污染。

（1）羰基硫的结构与二氧化碳相似，电子式为______________，硫原子的结构示意图______________

（2）羰基硫的氢解和水解反应是两种常用的脱硫方法：

氢解反应：COS(g)+H₂(g)H₂S(g)+CO(g)    ΔH₁＝+7kJ/mol

水解反应：COS(g)+H₂O(g)H₂S(g)+CO₂(g)  ΔH₂=－34kJ/mol

已知：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)  ΔH=－484kJ/mol

表示CO燃烧热的热化学方程式为________。

（3）氢解反应平衡后保持温度和压强不变通入适量的He，则正反应速率___________，COS的转化率_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（4）若在绝热、恒容的密闭体系中，投入一定量COS(g)和H₂(g)，发生氢解反应，下列示意图能说明t₁时刻反应达到平衡状态的是______（填字母序号）。（下图中υ_正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）

（5）某温度下，在体积为2 L密闭的容器中通入2molCOS(g)和4molH₂O(g)发生上述水解反应，5 min后达到平衡，测得COS(g)的转化率是75%，回答下列问题：

①v(H₂S)＝________mol/(L·min)

②该温度下平衡常数K＝__________

Answer

CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) △H= -283kJ/mol 减小 不变 bd 0.15 1.8

【解析】(1). 羰基硫的结构与二氧化碳相似，二氧化碳的电子式为：，所以羰基硫的电子式为：，硫是16号元素，硫原子的结构示意图为：，故答案为：；；

(2). 已知：① COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) ΔH1＝+7kJ/mol，② COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) ΔH2=－34kJ/mol，③ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=－484kJ/mol，根据盖斯定律，②+③÷2－①得：CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) △H= -283kJ/mol，故答案为：CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) △H= -283kJ/mol；

(3). 氢解反应COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)为反应前后气体分子数不变的可逆反应，平衡后保持温度和压强不变通入适量的He，容器体积增大，相当于减小压强，则正反应速率减小，因平衡不移动，所以COS的转化率不变，故答案为：减小；不变；

(4). a. t1时刻正反应速率仍然在变化，说明没有达到平衡状态，故a错误；b. 在绝热、恒容的密闭体系中发生氢解反应，t1时刻平衡常数不再变化，说明反应体系的温度不再变化，反应达到了平衡状态，故b正确；c. t1时刻氢气和硫化氢的物质的量相等，t1时刻之后二者的物质的量还在变化，说明反应没有达到平衡状态，故c错误；d. t1时刻COS的质量不再变化，说明反应达到了平衡状态，故d正确；答案选：bd；

(5). ①. 某温度下，在体积为2 L密闭的容器中通入2molCOS(g)和4molH2O(g)发生上述水解反应，5 min后达到平衡，测得COS(g)的转化率是75%，由反应方程式COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)可知，达到平衡时生成H2S的物质的量为：n(H2S)=2mol×75%=1.5mol，则用H2S表示的反应速率为：v(H2S)＝1.5mol÷2L÷5min=0.15 mol/(L•min)，故答案为：0.15；

②. 根据平衡三段式法有：

COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)

起始浓度(mol/L)： 1 2 0 0

转化浓度(mol/L)：0.75 0.75 0.75 0.75

平衡浓度(mol/L)：0.25 1.25 0.75 0.75

则该温度下平衡常数K＝=1.8，故答案为：1.8。