Question

【題目】硫化氫氣體在資源利用和環境保護等方面均有重要應用。

（1）工業采用高溫分解H2S制取氫氣，2H2S(g) 2H2(g) + S2(g)，在膜反應器中分離出H2。在容積為 2L 的恒容密閉容器中，控制不同溫度進行此反應。H2S的起始物質的量均為 1mol，實驗過程中測得H2S的轉化率如圖所示。曲線 a 表示H2S的平衡轉化率與溫度的關系，曲線 b 表示不同溫度下反應經過相同時間時H2S的轉化率。

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

②985℃時，反應經過5 s達到平衡狀態，此時H2S的轉化率為40%，則用H2表示的反應速率為v(H2) =___________。

③隨著H2S分解溫度的升高，曲線b向曲線a逐漸靠近，其原因是___________。

（2）將H2S和空氣的混合氣體通入FeCl3 、FeCl2 、CuCl2的混合溶液中反應回收S，其物質轉化如下圖所示。

①在圖示的轉化中，化合價不變的元素是____________。

②在溫度一定和不補加溶液的條件下，緩慢通入混合氣體，并充分攪拌。欲使生成的硫單質中不含CuS，可采取的措施有____________。

（3）工業上常采用上圖電解裝置電解K4[Fe(CN)6]和KHCO3混合溶液，電解一段時間后，通入H2S 加以處理。利用生成的鐵的化合物K3[Fe(CN)6]將氣態廢棄物中的H2S 轉化為可利用的S，自身轉化為K4[Fe(CN)6]。

①電解時，陽極的電極反應式為___________。

②當有16 g S析出時，陰極產生的氣體在標準狀況下的體積為___________。

Answer 1

【答案】 > 0.04mol/(L·s) 溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需時間縮短 Cu、Cl、H 增加氧氣的通入量或增加起始時c(Fe3+) Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3- 11.2L

【解析】(1)①根據溫度升高，轉化率增大，可知平衡正移分析；②根據轉化率求出反應的量，再求反應速率；③根據溫度對速率的影響分析；

(2)①根據圖中各元素化合價變化分析；②欲使生成的硫單質中不含CuS，則硫離子不能剩余，硫離子完全被氧化為S單質，據此分析；

(3)①電解時陽極發生失電子的氧化反應，將[Fe(CN)6]4-轉化為Fe(CN)6]3-，化合價升高；②因為H2S轉化為可利用的S，則當有16gS析出時，轉移×2=1mol電子，又電解時陰極反應式為2HCO3-+2 e-═H2↑+2CO32-，根據轉移電子數相等計算。

(1)①由圖象可知，溫度升高，轉化率增大，則平衡正移，所以正方向為吸熱方向，即△H＞0，故答案為：＞；

②H2S的起始濃度均為molL-1，若985℃時，反應經5s達到平衡，此時H2S的轉化率為40%，則參加反應的硫化氫為molL-1×40%=0.2molL-1，v==molL-1s-1=0.04molL-1s-1，故答案為：0.04molL-1s-1；

③隨著溫度升高，反應速率逐漸加快，達到平衡所需時間縮短，所以曲線b向曲線a逼近，故答案為：溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需時間縮短；

(2)①根據圖中各元素化合價知，Cu元素化合價都是+2價、H元素化合價都是+1價、Cl元素化合價都是-1價，所以化合價不變的是Cu、H、Cl元素，故答案為：Cu、H、Cl；

②欲使生成的硫單質中不含CuS，則硫離子不能剩余，即硫離子完全被氧化為S單質，所以氧氣必須過量，采取的措施可以是提高混合氣體中空氣的比例、增加氧氣的通入量或增加起始時c(Fe3+)，故答案為：提高混合氣體中空氣的比例、增加氧氣的通入量或增加起始時c(Fe3+)；

(3)①電解時陽極發生失電子的氧化反應，將[Fe(CN)6]4-轉化為Fe(CN)6]3-，則電極反應式為[Fe(CN)6]4--e-═[Fe(CN)6]3-，故答案為：[Fe(CN)6]4--e-═[Fe(CN)6]3-；

②因為H2S轉化為可利用的S，則當有16gS析出時，轉移×2=1mol電子，又電解時陰極反應式為2HCO3-+2 e-═H2↑+2CO32-，所以根據轉移電子數相等，陰極產生的氣體在標準狀況下的體積為mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2L。