Question

6．硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要研究課題．由硫化氫獲得硫單質(zhì)有多種方法．

（1）H₂S尾氣常用燒堿溶液吸收處理．
①標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24LH₂S氣體通入100mL某濃度NaOH中，最后結(jié)晶獲得固體質(zhì)量為6.7g，則NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為1.5mol/L．
②將燒堿吸收H₂S后的溶液加入到如圖1所示的電解池的陽極區(qū)進(jìn)行電解．電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：S^2--2e^-═S；（n-1）S+S^2-═S${\;}_{n}^{2-}$．電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式為S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑．
（2）將H₂S和空氣的混合氣體通入FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合溶液中反應(yīng)回收S，其物質(zhì)轉(zhuǎn)化如圖2所示．
①在圖示的轉(zhuǎn)化中，化合價(jià)不變的元素是Cu、H、Cl．
②反應(yīng)中當(dāng)有1mol H₂S轉(zhuǎn)化為硫單質(zhì)時(shí)，保持溶液中Fe³⁺的物質(zhì)的量不變，需消耗O₂的物質(zhì)的量為0.5 mol．
③在溫度一定和不補(bǔ)加溶液的條件下，緩慢通入混合氣體，并充分?jǐn)嚢瑁�欲使生成的硫單質(zhì)中不含CuS，可采取的措施有提高混合氣體中空氣的比例．
（3）H₂S在高溫下分解生成硫蒸氣（S_x）和H₂．若反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如圖3所示，H₂S在高溫下分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂S$\stackrel{高溫}{?}$2H₂+S₂．

Answer 1

分析 （1）①標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24L即0.1molH₂S氣體通入100mL某濃度NaOH中，最后結(jié)晶獲得固體質(zhì)量為6.7g，
H₂S+NaOH=NaHS+H₂O
H₂S+2NaOH=Na₂S+2H₂O
NaHS和Na₂S的平均摩爾質(zhì)量為$\frac{6.7g}{0.1mol}$=67g/mol，再求出二者的物質(zhì)的量之比，求出物質(zhì)的量，根據(jù)Na元素守恒計(jì)算；
②S_n^2-和氫離子反應(yīng)生成S單質(zhì)，S元素失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)S元素得電子生成H₂S；
（2）①根據(jù)圖中各元素化合價(jià)變化分析；
②該反應(yīng)中S元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?價(jià)、O元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等；
③欲使生成的硫單質(zhì)中不含CuS，則硫離子不能剩余，硫離子完全被氧化為S單質(zhì)；
（3）根據(jù)題意知，該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物是硫化氫，根據(jù)圖象知，生成物中含有S元素的物質(zhì)是氫氣的一半，則生成物是S₂和H₂，再結(jié)合反應(yīng)條件書寫方程式．

解答 解：（1）①標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24L即0.1molH₂S氣體通入100mL某濃度NaOH中，最后結(jié)晶獲得固體質(zhì)量為6.7g，
H₂S+NaOH=NaHS+H₂O
H₂S+2NaOH=Na₂S+2H₂O
得到到混合物的摩爾質(zhì)量$\frac{6.7g}{0.1mol}$=67g/mol，
則NaHS與Na₂S物質(zhì)的量比為$\frac{78-67}{67-56}$=$\frac{1}{1}$，即均為0.05mol，
NaHS對應(yīng)的氫氧化鈉為0.05mol，Na₂S對應(yīng)的氫氧化鈉為0.1mol
則原NaOH溶液的物質(zhì)的量的濃度為$\frac{0.15mol}{0.1L}$=1.5mol/L，
故答案為：1.5mol/；
②電解后陽極區(qū)離子為S_n^2-，酸性條件下，S_n^2-和氫離子反應(yīng)生成S單質(zhì)，S元素失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成S單質(zhì)，同時(shí)S元素得電子生成H₂S，反應(yīng)方程式為S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑，
故答案為：S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑；
（2）①根據(jù)圖中各元素化合價(jià)知，Cu元素化合價(jià)都是+2價(jià)、H元素化合價(jià)都是+1價(jià)、Cl元素化合價(jià)都是-1價(jià)，所以化合價(jià)不變的是Cu、H、Cl元素，
故答案為：Cu、H、Cl；
②H₂S不穩(wěn)定，易被氧氣氧化生成S單質(zhì)，反應(yīng)方程式為2H₂S+O₂=2S+2H₂O，該反應(yīng)中S元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?價(jià)、O元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等得，消耗O₂的物質(zhì)的量=$\frac{1mol}{2}$=0.5mol，故答案為：0.5mol；
③欲使生成的硫單質(zhì)中不含CuS，則硫離子不能剩余，即硫離子完全被氧化為S單質(zhì)，所以氧氣必須過量，采取的措施為提高混合氣體中空氣的比例，
故答案為：提高混合氣體中空氣的比例；
（3）根據(jù)題意知，該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物是硫化氫，根據(jù)圖象知，生成物中含有S元素的物質(zhì)是氫氣的一半，則生成物是S₂和H₂，所以該反應(yīng)方程式為2H₂S$\stackrel{高溫}{?}$2H₂+S₂，
故答案為：2H₂S$\stackrel{高溫}{?}$2H₂+S₂．

點(diǎn)評 本題以S為載體考查了可逆反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、電解原理等知識點(diǎn)，會正確分析圖象中各個(gè)物理量的含義是解本題關(guān)鍵，再結(jié)合電解原理、氧化還原反應(yīng)中各個(gè)物理量之間的關(guān)系、化學(xué)平衡有關(guān)知識來分析解答即可，題目難度中等．