Question

【题目】H2S 是一种大气污染物，工业上采取多种方法减少它的排放。

(1)工业上可采取生物脱H2S 方法减少H2S 的排放。生物脱H2S 的原理为:H2S + Fe2(SO4)3= S↓+ 2FeSO4 + H2SO4 4FeSO4 +O2 +2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O

试回答下列问题:

①硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时5.0×105倍，该菌的作用是_________。

②由下图1和图2 判断使用硫杆菌的最佳条件为_________。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是____________。

(2) 羰基硫(COS) 常在石化工业中用作在线仪表的校正气、标准气。其制备方法之一是H2S 与COS 在高温下发生反应: H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g) 在610K 时，将0.40mol H2S 与0.10molCO2充入2.5 L 的空钢瓶中，H2S的平衡转化率与温度的关系如图所示:

①下列说法能表明反应已达平衡状态的是__________。

A.H2S 和CO2的物质的量之比保持不变 B.混合气体的密度保持不变

C.混合气体的平均相对分子质量不再变化D.v逆(H2S)=V正(COS)

②该反应的△H______0.(填“>”“<”或“=”)；x点对应温度下反应的平衡常数K=_____(保留两位有效数字)。

③在620K重复试验，若平衡后水的物质的量分数为0.030.则H2S 的转化率a=_____%。

Answer 1

【答案】 降低反应活化能（或作催化剂） 30℃、pH=2.0 蛋白质变性（或硫杆菌失去活性） AD ＞ 2.8×10–3（或0.0028） 3.75

【解析】（1）①根据硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率远大于无菌时的速率可知，硫杆菌的存在降低了反应的活化能，作催化剂。②由图1可知，30℃左右氧化速率最大，由图2可知，pH=2.0时氧化速率最大，所以使用硫杆菌的最佳条件为：30℃、pH=2.0；若反应温度过高，硫杆菌蛋白质变性失去生理活性，所以反应速率下降。

（2）①A项，开始0.40molH2S与0.10molCO2充入空钢瓶中，由化学方程式可得，H2S与CO2按1：1的物质的量之比反应，所以只要不平衡，H2S和CO2的物质的量之比就会不断变化，故H2S和CO2的物质的量之比保持不变时说明已经达到化学平衡状态，A正确；B项，根据质量守恒定律，混合气体总质量不变，容积不变，所以混合气体的密度始终保持不变，不能根据密度判断是否达到平衡状态，故B错误；C项，该反应气体质量不变、分子数不变，所以平均相对分子质量始终不变，不能根据平均相对分子质量判断是否达到平衡状态，故C错误；D项，v正(H2S)=v逆(COS)，又因为v逆(H2S)=v逆(COS)，则v正(H2S)=v逆(H2S)，故已达到化学平衡状态，D正确；综上，选AD。②由图可得，温度升高H2S的转化率增大，说明升温化学平衡正向移动，所以△H>0；x点H2S的转化率为2.5%，则反应的硫化氢为：0.40mol×2.5%=0.01mol，由化学方程式及初始物质的量列三段式：

所以K==≈2.8×10–3（或0.0028）(保留两位有效数字)。

③该反应前后气体物质的量不变，在620K重复试验，若平衡后水的物质的量分数为0.030，则水的物质的量为：(0.40mol+0.10mol)×0.030=0.015mol，所以反应的H2S为0.015mol，则H2S的转化率a=0.015mol÷0.40mol×100%=3.75%。