H2S是石油化工行業(yè)尾氣,是重要的氫源和硫源,工業(yè)上可以采取多種方式處理。
(1)電化學(xué)循環(huán)法將H2S轉(zhuǎn)化為H2SO4和H2,其原理如圖1所示。
①電極a上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 SO2-2e-+2H2O═4H++SO2-4SO2-2e-+2H2O═4H++SO2-4。
②氧化過程中硫酸參與的反應(yīng)為H2S+H2SO4═SO2↑+S↓+2H2O。不考慮物質(zhì)和能量的損失,每處理1molH2S,理論上可制得H2的物質(zhì)的量為 2mol2mol。
(2)30℃時,T.F菌在酸性環(huán)境中處理天然氣中的H2S的過程如圖2所示。
①該脫硫的過程可描述為 過程i中H2S被Fe2(SO4)3氧化生成單質(zhì)S,過程ii是亞鐵離子酸性條件下被氧氣氧化生成鐵離子過程i中H2S被Fe2(SO4)3氧化生成單質(zhì)S,過程ii是亞鐵離子酸性條件下被氧氣氧化生成鐵離子。
②30℃時,T.F菌作用下,不同pH下Fe2+的氧化速率與pH的關(guān)系如圖3所示。工業(yè)上選擇pH在2.1進(jìn)行反應(yīng),其氧化速率最快,可能的原因是 Fe3+該pH范圍內(nèi)開始沉淀,當(dāng)pH等于2.1時,F(xiàn)e2+離子濃度最大,催化效率最高Fe3+該pH范圍內(nèi)開始沉淀,當(dāng)pH等于2.1時,F(xiàn)e2+離子濃度最大,催化效率最高。
(3)熱解H2S獲取氫源,原理是將H2S和CH4的混合氣體導(dǎo)入石英管反應(yīng)器熱解,發(fā)生如下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ.2H2S(g)?2H2(g)+S2(g)ΔH=+170kJ?mol-1。
反應(yīng)Ⅱ.CH4(g)+S2(g)?CS2(g)+2H2(g)ΔH=+64kJ?mol-1。
投料按體積之比V(H2S)V(CH4)=2,并用N2稀釋;常壓,不同溫度下反應(yīng)相同時間后,測得H2和CS2體積分?jǐn)?shù)如下表:
SO
2
-
4
SO
2
-
4
V
(
H
2
S
)
V
(
C
H
4
)
溫度/℃ | 950 | 1000 | 1050 | 1100 | 1150 |
H2體積分?jǐn)?shù)(%) | 0.5 | 1.5 | 3.6 | 5.5 | 8.5 |
CS2體積分?jǐn)?shù)(%) | 0.0 | 0.0 | 0.1 | 0.4 | 1.8 |
V
(
H
2
S
)
V
(
H
2
S
)
+
V
(
C
H
4
)
+
V
(
N
2
)
V
(
H
2
S
)
V
(
C
H
4
)
不變
不變
(填“增大”“減小”或“不變”)。②實(shí)驗測定,在950~1150℃范圍內(nèi)(其他條件不變),S2(g)的體積分?jǐn)?shù)隨溫度升高先增大而后減小,其原因可能是
低溫階段,發(fā)生反應(yīng)I,隨溫度升高,反應(yīng)I平衡正向移動,S2的體積分?jǐn)?shù)增大,高溫階段對反應(yīng)Ⅱ的選擇性增大,反應(yīng)Ⅱ消耗S2速率大于反應(yīng)I生成S2的速率,S2的體積分?jǐn)?shù)又減小
低溫階段,發(fā)生反應(yīng)I,隨溫度升高,反應(yīng)I平衡正向移動,S2的體積分?jǐn)?shù)增大,高溫階段對反應(yīng)Ⅱ的選擇性增大,反應(yīng)Ⅱ消耗S2速率大于反應(yīng)I生成S2的速率,S2的體積分?jǐn)?shù)又減小
。【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計算;原電池與電解池的綜合.
【答案】SO2-2e-+2H2O═4H++;2mol;過程i中H2S被Fe2(SO4)3氧化生成單質(zhì)S,過程ii是亞鐵離子酸性條件下被氧氣氧化生成鐵離子;Fe3+該pH范圍內(nèi)開始沉淀,當(dāng)pH等于2.1時,F(xiàn)e2+離子濃度最大,催化效率最高;不變;低溫階段,發(fā)生反應(yīng)I,隨溫度升高,反應(yīng)I平衡正向移動,S2的體積分?jǐn)?shù)增大,高溫階段對反應(yīng)Ⅱ的選擇性增大,反應(yīng)Ⅱ消耗S2速率大于反應(yīng)I生成S2的速率,S2的體積分?jǐn)?shù)又減小
SO
2
-
4
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:19引用:1難度:0.4
相似題
-
1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
(1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
(2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時,向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強(qiáng)
D.加入合適的催化劑
(4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6 -
3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
(1)此時A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3