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10.天然气中含有的硫化氢气体,是具有臭蛋气味的剧毒气体,长期吸入硫化氢可引起嗅觉减退,并出现神经衰弱综合症和植物神经功能障碍.脱除天然气中的硫化氢既能减少环境污染,又可回收硫资源.以下为几种回收方案:
(1)方案一:用FeCl3溶液吸收硫化氢气体生成单质硫.写出硫化氢气体与FeCl3溶液反应的离子方程式:2Fe3++H2S═S↓+2Fe2++2H+
(2)方案二:用NaOH溶液吸收硫化氢.向1L物质的量浓度为0.2a mol/L的NaOH溶液中通入2.24a L纯的H2S气体(气体为标准状态下的体积),充分反应后溶液呈碱性(填“酸性”、“中性”、“碱性”),理由是S2-+H2O?HS-+OH-(用离子方程式来说明).
向上述所得溶液中通入适量的氯气,使硫元素都变成硫单质沉淀,这时溶液中的c(Cl-)=2.0×10-8mol/L,溶液经过滤后,加入等体积的AgNO3溶液后出现白色沉淀,需要加入AgNO3溶液最小浓度为1.8×10-2mol/Lmol/L.(已知常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10
(3)方案三:用H2S、空气和NaOH溶液组成燃料电池,其总反应式为:2H2S+3O2+4NaOH═2Na2SO3+4H2O,该电池的负极电极反应式为:2H2S+16OH--12e-=2SO32-+10H2O.
(4)利用方案三的电池连接惰性电极,分别电解足量的硫酸铜溶液,硫酸钠溶液,氯化钠溶液,当通过相同的电量时各溶液的PH的变化分别是变小,不变,变大(填“变大”、“变小”、“不变”);生成标准状况下的气体体积之比为:1:3:4.

分析 (1)H2S具有强还原性,Fe3+具有较强的氧化性,可以将S2-氧化成S单质;
(2)n(NaOH)=1L×0.2amol/L=0.2amol,n(H2S)=$\frac{2.24aL}{22.4L/mol}$=0.1amol,二者恰好发生2NaOH+H2S=Na2S+2H2O,Na2S为强碱弱酸盐,水解呈碱性;
结合Ksp=c(Cl-)×c(Ag+)计算,注意体积的变化;
(3)由总方程式可知,反应中S元素化合价升高,H2S被氧化,O元素化合价降低被还原,则通入H2S的一极为负极,被氧化生成SO32-
(4)结合电解方程式2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4、2Cl-+2H2O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-、2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2+O2计算.

解答 解:(1)H2S具有强还原性,Fe3+具有较强的氧化性,可以将S2-氧化成S单质,本身被还原成Fe2+,由于H2S是弱电解质,故书写离子方程式时,应写其分子式,即2Fe3++H2S═S↓+2Fe2++2H+,故答案为:2Fe3++H2S═S↓+2Fe2++2H+
(2)n(NaOH)=1L×0.2amol/L=0.2amol,n(H2S)=$\frac{2.24aL}{22.4L/mol}$=0.1amol,二者恰好发生2NaOH+H2S=Na2S+2H2O,Na2S为强碱弱酸盐,水解呈碱性,水解方程式为S2-+H2O?HS-+OH-
溶液中的c(Cl-)=2.0×10-8mol/L,则混合后生成沉淀时c(Ag+)=$\frac{1.8×1{0}^{-10}}{2.0×1{0}^{-8}}$mol/L=9×10-3mol/L,
则混合前c(Ag+)=9×10-3mol/L×2=1.8×10-2mol/L,
故答案为:碱性;S2-+H2O?HS-+OH-;1.8×10-2mol/L;
(3)由总方程式可知,反应中S元素化合价升高,H2S被氧化,O元素化合价降低被还原,则通入H2S的一极为负极,负极发生2H2S+16OH--12e-=2SO32-+10H2O,
故答案为:2H2S+16OH--12e-=2SO32-+10H2O;
(4)分别电解足量的硫酸铜溶液,硫酸钠溶液,氯化钠溶液,由电解方程式2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2+O2、2Cl-+2H2O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-可知电解后硫酸铜生成硫酸,溶液酸性增强,则pH减小,硫酸钠为中性溶液,pH不变,氯化钠溶液生成NaOH,pH增大,
假设转移2mol电子,则硫酸铜溶液生成0.5molO2,硫酸钠溶液生成1molH2和0.5molO2,氯化钠溶液生成1mol氯气和1mol氢气,体积比为0.5:1.5:2=1:3:4,
故答案为:变小;不变;变大;1:3:4.

点评 本题考查较为综合,涉及物质的分离、检验以及电解池等知识,侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查,为高频考点,注意把握实验的原理和原电池的工作原理,难度不大.

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a.取等体积上述三种溶液,分别用同浓度的NaOH溶液完全中和,所需NaOH溶液体积大小关系为③>②=①.
b.若取等质量Zn分别跟这三种溶液反应,使Zn恰好完全反应时,消耗三种酸的体积大小关系为②=①>③.
(2)若三种酸溶液中的c(H+)相等.
a.三种酸的物质的量浓度大小关系为②>①>③.
b.取等体积上述三种溶液,分别用同浓度的NaOH溶液完全中和,所需NaOH溶液体积大小关系为②>①=③.

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选项

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