Question

【題目】石油煉制過程中產(chǎn)生的H2S是一種有毒氣體，其有效利用是亟需解決的問題。

(1)H2S的電子式是_________。

(2)熱分解法處理H2S

H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH1

已知：i.2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) ΔH2

ii.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3

①利用ΔH2和ΔH3計算ΔH1時，還需要利用_______反應(yīng)的ΔH。

②直接加熱分解H2S轉(zhuǎn)化率低，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)MoS2可以催化H2S分解制取氫氣和硫磺，多孔陶瓷膜可以使氫氣選擇性分離�？茖W(xué)家使用沉積有MoS2的多孔陶瓷膜裝置進行反應(yīng)的原因有_________。

(3)電化學(xué)法處理H2S

為避免硫磺沉積在陽極，將氧化吸收和電解制氫過程分開進行，裝置如圖所示。氧化吸收器中為Fe2(SO4)3溶液，電解反應(yīng)器中，以石墨為陽極，以Pt為陰極，中間用質(zhì)子交換膜隔開。

①氧化吸收器中反應(yīng)的離子方程式為_________。

②電解反應(yīng)器中，陰極的電極反應(yīng)式為_________。

③電解反應(yīng)器的作用是_________(寫出2點)。

Answer 1

【答案】 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) 使用MoS2加快反應(yīng)速率，使用多孔陶瓷使H2優(yōu)先通過，H2S(g)H2(g)+S(s)平衡正向移動，從而提高一段時間內(nèi)H2S的轉(zhuǎn)化率 H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+ 2H++2e-=H2↑ 電解制得產(chǎn)物H2，Fe2+-e-=Fe3+，實現(xiàn)Fe2(SO4)3的循環(huán)使用

【解析】

(1)S原子與2個H原子形成2對共用電子對，使H2S分子中每個原子都達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，據(jù)此書寫其電子式；

(2)①根據(jù)蓋斯定律，將已知的熱化學(xué)方程式疊加，可知待求反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

②根據(jù)平衡移動原理分析；

(3)①氧化吸收器中的Fe2(SO4)3與H2S在溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生FeSO4、H2SO4、S；

②在電解反應(yīng)器中，電解質(zhì)溶液為FeSO4、H2SO4，陰極上溶液中H+得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)；據(jù)此書寫電極反應(yīng)式；

③根據(jù)圖示可知制取的物質(zhì)、結(jié)合物質(zhì)循環(huán)分析電解反應(yīng)器的作用。

(1)S原子最外層有6個電子，與2個H原子形成2對共用電子對，從而使H2S分子中每個原子都達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則H2S的電子式為：；

(2)①i.2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) ΔH2

ii.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3

iii. H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH1

i+ii-iii×2，整理可得2H2(g)+O2(g)=H2O(l)，因此要計算H2S(g)=H2(g)+S(s)的ΔH1，需要知道2H2(g)+O2(g)=H2O(l)的反應(yīng)熱ΔH；

②直接加熱分解H2S轉(zhuǎn)化率低， MoS2可以催化H2S分解制取氫氣和硫磺，科學(xué)家使用沉積有MoS2的多孔陶瓷膜裝置，多孔陶瓷膜可以使氫氣選擇性分離，使H2S(g)H2(g)+S(s)，從而使化學(xué)平衡正向移動，最終提高了一段時間內(nèi)H2S的轉(zhuǎn)化率；

(3)①氧化吸收器中的Fe2(SO4)3與H2S在溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生FeSO4、H2SO4、S，反應(yīng)的離子方程式為：H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+；

②根據(jù)裝置圖可知在電解反應(yīng)器中，電解質(zhì)溶液為氧化吸收器中的Fe2(SO4)3與H2S反應(yīng)后產(chǎn)生的FeSO4、H2SO4，由于離子放電能力：H+>Fe2+，所以在電解池的陰極上，溶液中H+得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑；

③在電解反應(yīng)器中，陰極上發(fā)生反應(yīng)：2H++2e-=H2↑；陽極上發(fā)生反應(yīng)：Fe2+-e-=Fe3+，反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+再進入氧化吸收器中氧化H2S，反應(yīng)產(chǎn)生S單質(zhì)，從而實現(xiàn)Fe2(SO4)3的循環(huán)使用。