Question

【題目】硫化氫氣體在資源利用和環(huán)境保護(hù)等方面均有重要應(yīng)用。

（1）工業(yè)采用高溫分解H2S制取氫氣，2H2S(g) 2H2(g) + S2(g)，在膜反應(yīng)器中分離出H2。在容積為 2L 的恒容密閉容器中，控制不同溫度進(jìn)行此反應(yīng)。H2S的起始物質(zhì)的量均為 1mol，實驗過程中測得H2S的轉(zhuǎn)化率如圖所示。曲線 a 表示H2S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系，曲線 b 表示不同溫度下反應(yīng)經(jīng)過相同時間時H2S的轉(zhuǎn)化率。

①反應(yīng)2H2S(g) 2H2(g) + S2(g)的ΔH_________（填“>”“<”或“=”）0。

②985℃時，反應(yīng)經(jīng)過5 s達(dá)到平衡狀態(tài)，此時H2S的轉(zhuǎn)化率為40%，則用H2表示的反應(yīng)速率為v(H2) =___________。

③隨著H2S分解溫度的升高，曲線b向曲線a逐漸靠近，其原因是___________。

（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)化如下圖所示。

①在圖示的轉(zhuǎn)化中，化合價不變的元素是____________。

②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�。欲使生成的硫單質(zhì)中不含CuS，可采取的措施有____________。

（3）工業(yè)上常采用上圖電解裝置電解K4[Fe(CN)6]和KHCO3混合溶液，電解一段時間后，通入H2S 加以處理。利用生成的鐵的化合物K3[Fe(CN)6]將氣態(tài)廢棄物中的H2S 轉(zhuǎn)化為可利用的S，自身轉(zhuǎn)化為K4[Fe(CN)6]。

①電解時，陽極的電極反應(yīng)式為___________。

②當(dāng)有16 g S析出時，陰極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為___________。

Answer 1

【答案】 > 0.04mol/(L·s) 溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需時間縮短 Cu、Cl、H 增加氧氣的通入量或增加起始時c(Fe3+) Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3- 11.2L

【解析】(1)①根據(jù)溫度升高，轉(zhuǎn)化率增大，可知平衡正移分析；②根據(jù)轉(zhuǎn)化率求出反應(yīng)的量，再求反應(yīng)速率；③根據(jù)溫度對速率的影響分析；

(2)①根據(jù)圖中各元素化合價變化分析；②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)，據(jù)此分析；

(3)①電解時陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，將[Fe(CN)6]4-轉(zhuǎn)化為Fe(CN)6]3-，化合價升高；②因為H2S轉(zhuǎn)化為可利用的S，則當(dāng)有16gS析出時，轉(zhuǎn)移×2=1mol電子，又電解時陰極反應(yīng)式為2HCO3-+2 e-═H2↑+2CO32-，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計算。

(1)①由圖象可知，溫度升高，轉(zhuǎn)化率增大，則平衡正移，所以正方向為吸熱方向，即△H＞0，故答案為：＞；

②H2S的起始濃度均為molL-1，若985℃時，反應(yīng)經(jīng)5s達(dá)到平衡，此時H2S的轉(zhuǎn)化率為40%，則參加反應(yīng)的硫化氫為molL-1×40%=0.2molL-1，v==molL-1s-1=0.04molL-1s-1，故答案為：0.04molL-1s-1；

③隨著溫度升高，反應(yīng)速率逐漸加快，達(dá)到平衡所需時間縮短，所以曲線b向曲線a逼近，故答案為：溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需時間縮短；

(2)①根據(jù)圖中各元素化合價知，Cu元素化合價都是+2價、H元素化合價都是+1價、Cl元素化合價都是-1價，所以化合價不變的是Cu、H、Cl元素，故答案為：Cu、H、Cl；

②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，采取的措施可以是提高混合氣體中空氣的比例、增加氧氣的通入量或增加起始時c(Fe3+)，故答案為：提高混合氣體中空氣的比例、增加氧氣的通入量或增加起始時c(Fe3+)；

(3)①電解時陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，將[Fe(CN)6]4-轉(zhuǎn)化為Fe(CN)6]3-，則電極反應(yīng)式為[Fe(CN)6]4--e-═[Fe(CN)6]3-，故答案為：[Fe(CN)6]4--e-═[Fe(CN)6]3-；

②因為H2S轉(zhuǎn)化為可利用的S，則當(dāng)有16gS析出時，轉(zhuǎn)移×2=1mol電子，又電解時陰極反應(yīng)式為2HCO3-+2 e-═H2↑+2CO32-，所以根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，陰極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2L。