Question

【題目】將H2S轉化為可再利用的資源是能源研究領域的重要課題。

（1）H2S的轉化

Ⅰ	克勞斯法
Ⅱ	鐵鹽氧化法
Ⅲ	光分解法

① 反應Ⅰ的化學方程式是________。

② 反應Ⅱ：____+ 1 H2S ==____Fe2+ + ____S↓ + ____（將反應補充完整）。

③ 反應Ⅲ體現(xiàn)了H2S的穩(wěn)定性弱于H2O。結合原子結構解釋二者穩(wěn)定性差異的原因：_______。

（2）反應Ⅲ硫的產(chǎn)率低，反應Ⅱ的原子利用率低。我國科研人員設想將兩個反應耦合，實現(xiàn)由H2S高效產(chǎn)生S和H2，電子轉移過程如圖。

過程甲、乙中，氧化劑分別是______。

（3）按照設計，科研人員研究如下。

① 首先研究過程乙是否可行，裝置如圖。經(jīng)檢驗，n極區(qū)產(chǎn)生了Fe3+，p極產(chǎn)生了H2。n極區(qū)產(chǎn)生Fe3+的可能原因：

ⅰ．Fe2+ - e- = Fe3+

ⅱ．2H2O -4e-=O2 +4H+，_______（寫離子方程式）。經(jīng)確認，ⅰ是產(chǎn)生Fe3+的原因。過程乙可行。

② 光照產(chǎn)生Fe3+后，向n極區(qū)注入H2S溶液，有S生成，持續(xù)產(chǎn)生電流，p極產(chǎn)生H2。研究S產(chǎn)生的原因，設計如下實驗方案：______。 經(jīng)確認，S是由Fe3+氧化H2S所得，H2S不能直接放電。過程甲可行。

（4）綜上，反應Ⅱ、Ⅲ能耦合，同時能高效產(chǎn)生H2和S，其工作原理如圖。

進一步研究發(fā)現(xiàn)，除了Fe3+/Fe2+ 外，I3-/I- 也能實現(xiàn)如圖所示循環(huán)過程。結合化學用語，說明I3-/I- 能夠使S源源不斷產(chǎn)生的原因：________。

Answer 1

【答案】↓ 2Fe3+ 2 1 2H+ O與S位于同主族，原子半徑S>O，得電子能力S<O，非金屬性S<O，氫化物穩(wěn)定性H2S<H2O 、 將溶液換成溶液 在電極上放電：。在溶液中氧化：。和循環(huán)反應。

【解析】

（1）H2S具有較強的還原性，利用氧化還原反應將其轉化為S，據(jù)此分析；

（2）氧化劑具有氧化性，易得電子，化合價降低，據(jù)此作答；

（3）根據(jù)光能轉化成化學能，化學能轉化為電能，討論負極發(fā)生的電極反應；

（4）根據(jù)電解質溶液中正負極反應方程式，及各物質的轉化關系作答。

（1）①H2S在氧氣氧化作用下生成S，其化學方程式為：↓；

②H2S為Fe3+氧化為S，依據(jù)氧化還原反應規(guī)律可知，其離子方程式為：2 Fe3++ 1 H2S ==2Fe2+ + S↓ +2H+，故答案為：2 Fe3+：2；1：2H+；

③O與S位于同主族，原子半徑S>O，得電子能力S<O，非金屬性S<O，氫化物穩(wěn)定性H2S<H2O；

（2）過程甲中，S元素化合價從-2價升高到0價，Fe元素從+3降低到+2價，則氧化劑為Fe3+；過程乙中，Fe元素從+2升高到+3價，H元素化合價從+1價降低到0價，則氧化劑為H+；

（3）n極區(qū)產(chǎn)生了Fe3+，p極產(chǎn)生了H2，則n極為氧化反應，是原電池的負極，p極發(fā)生了還原反應是原電池的正極，負極區(qū)，除了Fe2+失電子生成Fe3+以外，也可能是水失電子生成的氧氣將Fe2+氧化成Fe3+所致，其離子方程式為：2H2O -4e-=O2 +4H+，；

②為了研究S是由于H2S失電子發(fā)生氧化反應產(chǎn)生的，避免溶液中其他離子的干擾，需要將將溶液換成溶液，進行驗證。

（4）根據(jù)上述工作原理可知，I3-/I- 能夠使S源源不斷產(chǎn)生，主要是因為在電極上放電：。在溶液中氧化：。和循環(huán)反應。