Question

【題目】H2S是石油化工行業(yè)廣泛存在的污染性氣體，但同時(shí)也是重要的氫源和硫源，工業(yè)上可以采取多種方式處理。

Ⅰ．干法脫硫

（1）已知H2S的燃燒熱為akJmol-1 ，S的燃燒熱為bkJmol-1 ，則常溫下空氣直接氧化脫除H2S的反應(yīng)：2H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(l) △H＝______kJmol-1 。

（2）常用脫硫劑的脫硫效果及反應(yīng)條件如下表，最佳脫硫劑為_________。

脫硫劑	出口硫（mg·m-3）	脫硫溫度（℃）	操作壓力（MPa）	再生條件
一氧化碳	＜1.33	300～400	0～3.0	蒸氣再生
活性炭	＜1.33	常溫	0～3.0	蒸氣再生
氧化鋅	＜1.33	350～400	0～5.0	不再生
錳礦	＜3.99	400	0～2.0	不再生

Ⅱ．熱分解法脫硫

在密閉容器中，充入一定量的H2S氣體，發(fā)生熱分解反應(yīng)H2S(g)控制不同的溫度和壓強(qiáng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖(a)。

（3）圖(a)中壓強(qiáng)關(guān)系p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)?/span>______，該反應(yīng)為____（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)，若要進(jìn)一步提高H2S的平衡轉(zhuǎn)化率，除了改變溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有_______。

（4）壓強(qiáng)為p、溫度為975℃時(shí)，的平衡常數(shù)K=0.04，則起始濃度c=______molLˉ1，若向容器中再加入1molH2S氣體，相同溫度下再次達(dá)到平衡時(shí)，K_____0.04（填“>”1 “<”或“=”）。

Ⅲ．間接電解法脫硫

間接電解法是通過(guò)FeCl3溶液吸收并氧化H2S氣體，將反應(yīng)后溶液通過(guò)電解再生，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，該法處理過(guò)程如下圖(b)。

（5）電解反應(yīng)器總反應(yīng)的離子方程式為________。

（6）氣液比為氣體與液體的流速比，吸收反應(yīng)器內(nèi)液體流速固定。測(cè)定吸收器中相同時(shí)間內(nèi)不同氣液比下H2S的吸收率和吸收速率，結(jié)果如圖(c)所示，隨著氣液比減小，H2S的吸收速率逐漸降低，而吸收率呈上升趨勢(shì)的原因?yàn)?/span>____________。

Answer 1

【答案】-2a+2b 活性炭 p3>p2>p1 吸熱 移出產(chǎn)物H2或S2 0.018 = 2Fe3++2H+2Fe2++H2↑ 氣液比減小，通入H2S的總量減少，參加反應(yīng)的H2S的量減少，吸收速率減��；吸收液的量增大，氣液接觸更充分，使硫化氫的吸收率增大。

【解析】

書(shū)寫(xiě)燃燒熱的熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律進(jìn)行求解；結(jié)合表中信息，選出最佳脫硫劑；分析圖象，縱坐標(biāo)代表的是H2S的平衡轉(zhuǎn)化率，變量為壓強(qiáng)和溫度，探究壓強(qiáng)和溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響；已知平衡常數(shù)，設(shè)初始濃度，利用“三段式”進(jìn)行計(jì)算求解；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變；分析電解法處理過(guò)程，區(qū)別吸收速率和吸收率的不同。據(jù)此分析

(1)已知H2S的燃燒熱為akJmol-1，S的燃燒熱為bkJmol-1 ，則有H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(l) △H=-akJmol-1①，S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-bkJmol-1②，根據(jù)蓋斯定律則方程式2H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(l) △H＝2×①-2×②=-2a+2bkJmol-1，答案為：-2a+2b；

結(jié)合表中信息，活性炭的出口硫小，溫度為常溫，操作壓力較小，且可再生，故最佳脫硫劑為活性炭，答案為：活性炭；

(3)該反應(yīng)的正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w分子數(shù)增大，增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率減小，即壓強(qiáng)越大，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率越小，則有p3>p2>p1；由圖可知升高溫度，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若要進(jìn)一步提高H2S的平衡轉(zhuǎn)化率，除了改變溫度和壓強(qiáng)外，還可以通過(guò)減少生成物的濃度使平衡正向移動(dòng)，即移出產(chǎn)物H2或S2；答案為：p3>p2>p1；吸熱；移出產(chǎn)物H2或S2；

(4)已知壓強(qiáng)為p、溫度為975℃時(shí)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，且平衡常數(shù)K=0.04，設(shè)始濃度為xmol∕L，“三段式”表示為：，已知平衡常數(shù)K，則有，解得x=0.018；若向容器中再加入1molH2S氣體，相同溫度下再次達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)不變，因?yàn)槠胶獬��?shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，所以平衡常數(shù)不變；答案為：0.018；=；

(5)間接電解法是通過(guò)FeCl3溶液吸收并氧化H2S氣體，FeCl3溶液被還原為FeCl2，反應(yīng)后溶液通過(guò)電解再生即將FeCl2氧化為FeCl3，所以電解反應(yīng)器總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++2H+ 2Fe2++H2↑；答案為：2Fe3++2H+ 2Fe2++H2↑；

(6)結(jié)合反應(yīng)原理和圖象分析，氣液比減小，通入H2S的總量減少，參加反應(yīng)的H2S的量減少，吸收速率減��；吸收液的量增大，氣液接觸更充分，使硫化氫的吸收率增大。答案為：氣液比減小，通入H2S的總量減少，參加反應(yīng)的H2S的量減少，吸收速率減��；吸收液的量增大，氣液接觸更充分，使硫化氫的吸收率增大。