Question

11．湿式吸收一电解再生法，是采用氧化一电解的双反应器对含硫化氢的废气进行脱硫制氢．实验表明，双反应器法可以在较宽的范围内实现对硫化氢的有效吸收，并可同时制取氢气和硫磺，该法基本流程如图，其中氧化吸收器中为FeCl₃溶液，电解反应器可实现FeCl₃溶液的恢复及H₂的制备．
（l）氧化反应器中发生的主要反应的离子有程式为H₂S+2Fe³⁺=2H⁺+S↓+2Fe²⁺
（2）电解反应器中，阳极反应式是Fe²⁺-e^-=Fe³⁺
（3）某研究小组在实验室中模拟上述过程，研究FeCl₃溶液吸收H₂S气体的效率，实验时要先向FeCl₃溶液中通人N₂，其目的是排除溶液中的O₂，防止对实验产生影响．对影响吸收效率的因素提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：H₂S气体的通入速率；
假设二：FeCl₃溶液的浓度；
假设三：溶液的pH．
请你设计实验就假设一进行验证，将实验步骤及结论补充完整．
（注：可用pH计测量溶液中的H⁺浓度）
实验步骤及结论
①分别取等体积、等浓度的FeCl₃溶液于不同的试管中；
②向溶液中分别通入氮气
③分别向上述溶液中按不同的速度通入硫化氢气体
④分别用PH计测定溶液的PH的变化
⑤结论：若两溶液的PH值变化速率与气体通入速率比不同，说明硫化氢气体的通入速率对吸收速度有影响，否则无影响
（4）将FeCl₃溶液吸收H₂S气体后的溶液过滤后，取少量向其中加入BaCl₂溶液，发现有白色沉淀生成（注：BaS溶于盐酸）．则白色沉淀可能是硫酸钡你的判断理由是原溶液中的氯离子排除氯化银生成的可能，而亚硫酸钡在酸性溶液中难生成，则白色沉淀可能为硫酸钡

Answer 1

分析 （1）硫化氢与氯化铁发生氧化还原反应，生成单质硫；
（2）电解反应器中，阳极是固液分离液中的亚铁离子发生氧化反应；
（3）通人N₂，排除溶液中的氧气，氧气存在氧气要氧化硫化氢，防止干扰三价铁与硫化氢发生氧化反应；
对影响吸收效率的因素可能是气体通入速度太快，铁离子的浓度小和溶液的酸碱性以及反应体系的温度等因素综合考虑；
实验步骤为：分别取等体积、等浓度的FeCl₃溶液于不同的试管中，然后向溶液中分别通入氮气赶走其中的氧气，分别向上得溶液中按不同的速度通入硫化氢气体观察现象，并分别用PH计测定溶液的PH的变化；最后得出结论．
（4）因为原溶液是氯化铁，则溶液中一定没有银离子，而加入氯化钡生成白色沉淀，说明与钡离子有关，而原溶液呈酸性，所以排除亚硫酸钡和碳酸钡的可能，由此分析解答．

解答 解：（1）硫化氢与氯化铁发生氧化还原反应，生成单质硫，离子反应为H₂S+2Fe³⁺=2H⁺+S↓+2Fe²⁺，故答案为：H₂S+2Fe³⁺=2H⁺+S↓+2Fe²⁺；
（2）电解反应器中，阳极是固液分离液中的亚铁离子发生氧化反应，电极反应式为：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺，故答案为：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
（3）溶液中如果存在氧气，氧气优先氧化硫化氢，所以通入氮气的目的是：排除溶液中的O₂，防止对实验产生影响，故答案为：排除溶液中的O₂，防止对实验产生影响；对影响吸收效率的因素可能是气体通入速度太快，铁离子的浓度小和溶液的酸碱性以及反应体系的温度等因素，假设一：H₂S气体的通入速率；
假设二：FeCl₃溶液的浓度；假设三：溶液的pH，
实验步骤为：分别取等体积、等浓度的FeCl₃溶液于不同的试管中，然后向溶液中分别通入氮气赶走其中的氧气，分别向上得溶液中按不同的速度通入硫化氢气体观察现象，并分别用PH计测定溶液的PH的变化；结论如果两试管中溶液的PH值变化速率与气体通入速率之比相同，说明硫化氢气体的通入速率对吸收速度无影响，
故答案为：FeCl₃溶液的浓度；溶液的pH；②向溶液中分别通入氮气；③分别向上述溶液中按不同的速度通入硫化氢气体；④分别用PH计测定溶液的PH的变化；
若两溶液的PH值变化速率与气体通入速率比不同，说明硫化氢气体的通入速率对吸收速度有影响，否则无影响；
（4）因为原溶液是氯化铁，则溶液中一定没有银离子，而加入氯化钡生成白色沉淀，说明与钡离子有关，而原溶液呈酸性，所以排除亚硫酸钡和碳酸钡的可能，所以沉淀是硫酸钡，故答案为：硫酸钡；原溶液中的氯离子排除氯化银生成的可能，而亚硫酸钡在酸性溶液中难生成，则白色沉淀可能为硫酸钡．

点评 本题以脱硫制氢为载体考查了可逆反应、氧化还原反应、电解原理等知识点，本题是一道综合题，难度中等，考查了学生运用知识解决问题的能力，涉及到的知识点较多．