Question

【题目】硫化氢气体在资源利用和环境保护等方面均有重要应用。

（1）工业采用高温分解H2S制取氢气，2H2S(g) 2H2(g) + S2(g)，在膜反应器中分离出H2。在容积为 2L 的恒容密闭容器中，控制不同温度进行此反应。H2S的起始物质的量均为 1mol，实验过程中测得H2S的转化率如图所示。曲线 a 表示H2S的平衡转化率与温度的关系，曲线 b 表示不同温度下反应经过相同时间时H2S的转化率。

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

②985℃时，反应经过5 s达到平衡状态，此时H2S的转化率为40%，则用H2表示的反应速率为v(H2) =___________。

③随着H2S分解温度的升高，曲线b向曲线a逐渐靠近，其原因是___________。

（2）将H2S和空气的混合气体通入FeCl3 、FeCl2 、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如下图所示。

①在图示的转化中，化合价不变的元素是____________。

②在温度一定和不补加溶液的条件下，缓慢通入混合气体，并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含CuS，可采取的措施有____________。

（3）工业上常采用上图电解装置电解K4[Fe(CN)6]和KHCO3混合溶液，电解一段时间后，通入H2S 加以处理。利用生成的铁的化合物K3[Fe(CN)6]将气态废弃物中的H2S 转化为可利用的S，自身转化为K4[Fe(CN)6]。

①电解时，阳极的电极反应式为___________。

②当有16 g S析出时，阴极产生的气体在标准状况下的体积为___________。

Answer 1

【答案】 > 0.04mol/(L·s) 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短 Cu、Cl、H 增加氧气的通入量或增加起始时c(Fe3+) Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3- 11.2L

【解析】(1)①根据温度升高，转化率增大，可知平衡正移分析；②根据转化率求出反应的量，再求反应速率；③根据温度对速率的影响分析；

(2)①根据图中各元素化合价变化分析；②欲使生成的硫单质中不含CuS，则硫离子不能剩余，硫离子完全被氧化为S单质，据此分析；

(3)①电解时阳极发生失电子的氧化反应，将[Fe(CN)6]4-转化为Fe(CN)6]3-，化合价升高；②因为H2S转化为可利用的S，则当有16gS析出时，转移×2=1mol电子，又电解时阴极反应式为2HCO3-+2 e-═H2↑+2CO32-，根据转移电子数相等计算。

(1)①由图象可知，温度升高，转化率增大，则平衡正移，所以正方向为吸热方向，即△H＞0，故答案为：＞；

②H2S的起始浓度均为molL-1，若985℃时，反应经5s达到平衡，此时H2S的转化率为40%，则参加反应的硫化氢为molL-1×40%=0.2molL-1，v==molL-1s-1=0.04molL-1s-1，故答案为：0.04molL-1s-1；

③随着温度升高，反应速率逐渐加快，达到平衡所需时间缩短，所以曲线b向曲线a逼近，故答案为：温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短；

(2)①根据图中各元素化合价知，Cu元素化合价都是+2价、H元素化合价都是+1价、Cl元素化合价都是-1价，所以化合价不变的是Cu、H、Cl元素，故答案为：Cu、H、Cl；

②欲使生成的硫单质中不含CuS，则硫离子不能剩余，即硫离子完全被氧化为S单质，所以氧气必须过量，采取的措施可以是提高混合气体中空气的比例、增加氧气的通入量或增加起始时c(Fe3+)，故答案为：提高混合气体中空气的比例、增加氧气的通入量或增加起始时c(Fe3+)；

(3)①电解时阳极发生失电子的氧化反应，将[Fe(CN)6]4-转化为Fe(CN)6]3-，则电极反应式为[Fe(CN)6]4--e-═[Fe(CN)6]3-，故答案为：[Fe(CN)6]4--e-═[Fe(CN)6]3-；

②因为H2S转化为可利用的S，则当有16gS析出时，转移×2=1mol电子，又电解时阴极反应式为2HCO3-+2 e-═H2↑+2CO32-，所以根据转移电子数相等，阴极产生的气体在标准状况下的体积为mol×22.4L/mol=11.2L，故答案为：11.2L。