Question

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

Ⅰ.干法脫硫

（1）已知：2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)；ΔH1=akJ·mol-1

S(s)+O2(g)=SO2(g)；ΔH2=bkJ·mol-1

則空氣氧化脫除H2S反應2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)的ΔH=___kJ·mol-1。

（2）常用脫硫劑的脫硫效果及反應條件如表，則最佳脫硫劑為___。

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	蒸汽再生
活性碳	<1.33	常溫	0~3.0	蒸汽再生
氧化鋅	<1.33	350~400	0~5.0	不再生
鋅錳礦	<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，發生如下熱分解反應：H2S(g)H2(g)+S2(g)

控制不同的溫度和壓強進行實驗，結果如圖1所示。

（1）p1、p2、p3由大到小的順序為___。

（）保持壓強不變，能提高H2S的平衡轉化率的措施有__(寫一條)。

Ⅲ.間接電解法脫硫

間接電解法脫硫原理如圖2所示(吸收反應器中盛放FeCl3溶液，電解反應器的陰極、陽極均為惰性電極)。

（1）吸收反應器中發生反應的離子方程式為___。

（2）反應器陰極生成H2的電極反應式為__。

（3）氣液比為氣體與液體的流速比，吸收反應器內液體流速固定。測定吸收器中相同時間內不同氣液比下H2S的吸收率和吸收速率，結果如圖3所示。隨著氣液比減小，H2S的吸收率呈上升趨勢的原因為___。

Answer 1

【答案】(a-2b) 活性炭 p3>p2>p1 適當升高溫度、移出部分產物 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ 2H++2e-=H2↑ 氣液比減小，通入H2S氣體的流速減小，H2S與FeCl3溶液接觸時間增加，H2S的吸收率增大

【解析】

Ⅰ. (1)①根據蓋斯定律：2×①-2×②可得空氣氧化脫除H2S反應的ΔH；

(2)結合表中信息，選出最佳脫硫劑；

Ⅱ.熱分解法脫硫：H2S(g)H2(g)+S2(g)，結合該反應根據壓強、溫度對平衡移動的影響規律進行分析；

Ⅲ.間接電解法是通過FeCl3溶液吸收并氧化H2S氣體，FeCl3溶液被還原為FeCl2，反應后溶液通過電解再生即將FeCl2氧化為FeCl3，據此書寫離子方程式和電極方程；

分析電解法處理過程，區別吸收速率和吸收率的不同，間接電解法是通過FeCl3溶液吸收并氧化H2S氣體，FeCl3溶液被還原為FeCl2，反應后溶液通過電解再生即將FeCl2氧化為FeCl3。

Ⅰ.干法脫硫

(1)①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)；ΔH1=akJ·mol-1，②S(s)+O2(g)=SO2(g)；ΔH2=bkJ·mol-1，根據蓋斯定律：方程式則空氣氧化脫除H2S反應2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)的ΔH=2×①-2×②= (a-2b)kJ·mol-1。

故答案為： (a-2b)；

(2)結合表中信息，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，故答案為：活性炭；

Ⅱ.熱分解法脫硫

(1)該反應的正反應方向為氣體分子數增大，增大壓強平衡逆向移動，H2S的平衡轉化率減小，即壓強越大，H2S的平衡轉化率越小，則有p3＞p2＞p1；

(2)由圖可知升高溫度，H2S的平衡轉化率增大，說明升高溫度平衡正向移動，則正反應為吸熱反應；若要進一步提高H2S的平衡轉化率，除了改變溫度和壓強外，還可以通過減少生成物的濃度使平衡正向移動，即移出產物H2或S2；

故答案為： p3>p2>p1 ；適當升高溫度、移出部分產物；

Ⅲ.間接電解法脫硫

間接電解法是通過FeCl3溶液吸收并氧化H2S氣體，FeCl3溶液被還原為FeCl2，反應后溶液通過電解再生即將FeCl2氧化為FeCl3，所以電解反應器總反應的離子方程式為2Fe3＋+2H＋2Fe2＋+H2↑。

(1)吸收反應器中發生鐵離子氧化硫化氫，反應的離子方程式為：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

(2)反應器陰極氫離子得電子生成H2的電極反應式為2H++2e-=H2↑ ；

(3)結合反應原理和圖象分析，氣液比減小，通入H2S的總量減少，參加反應的H2S的量減少，吸收速率減小；吸收液的量增大，氣液接觸更充分，使硫化氫的吸收率增大，

故答案為：氣液比減小，通入H2S的總量減少，參加反應的H2S的量減少，吸收速率減小；吸收液的量增大，氣液接觸更充分，使硫化氫的吸收率增大。