Question

4．硫化氫是天然氣及石油中的含硫雜質，近年來發(fā)現H₂S可用于高效制取氫氣．
回答下列問題：
（1）H₂S可用FeCl₃溶液、NaClO溶液及氨水等吸收．
①FeCl₃溶液吸收H₂S氣體，該反應的還原產物為Fe²⁺．
②NaClO溶液吸收H₂S，氧化劑與還原劑的物質的量之比為4：1，則該反應的離子方程式為4ClO^-+H₂S═4Cl^-+2H⁺+SO₄^2-
（2）Linkkous等學者通過多硫化物作循環(huán)液，設計出如下四步反應：
（Ⅰ）H₂S+OH^-═HS^-+H₂O
（Ⅱ）2HS^-$→_{光催化劑}^{光}$H₂↑+S₂^2-
（Ⅲ）H₂S+S₂^2-═2HS^-+S↓
（Ⅳ）HS^-+H₂O═H₂S+OH^-
四步反應的總反應的化學方程式為H₂S$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;光\;\;\;\;\;\;\;}}{光催化劑}$H₂↑+S↓；能量轉化方式為光能轉化為化學能．
（3）克勞斯法脫硫包含的反應為：
2H₂S（g）+3O₂（g）═2SO₂（g）+2H₂O（1）△H₁
2H₂S（g）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（1）△H₂
H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═SO₂（s）+H₂O（1）△H₃
①△H₃=$\frac{△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{6}$（用△H₁、△H₂表示）．
②為了達到較好的脫硫率，除采用多級脫硫外，還可采取的措施是
（4）硫化氫裂解制氫氣的反應為2H₂S（g）═S₂ （g）+2H₂（g），設起始時容器中只有H_2S，平衡時三種物質的組成與裂解溫度關系如圖所示．
①A點時，H₂S的轉化率為50%．
②B點時，設容器的總壓為p Pa，則平衡常數K_p為$\frac{5}{3}$pPa （用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）．

Answer 1

分析 （1）①在氧化還原反應中，化合價降低的元素在反應中被還原，發(fā)生還原反應，其產物為還原產物，氯化鐵具有氧化性氧化硫化氫為硫單質，自身還原為亞鐵離子；
②NaClO溶液吸收H₂S，氧化劑為NaClO，還原劑為H₂S，氧化劑與還原劑的物質的量之比為4：1，根據得失電子守恒計算；
（2）將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四反應相加得到總反應；能量轉化方式為光能轉化為化學能；
（3）①根據已知方程式構建目標方程式，根據蓋斯定律進行計算；
②控制反應物的物質的量之比等于反應方程式中化學計量數之比；
（4）①A點H₂S的物質的量為10mol，氫氣為10mol，根據反應方程式計算H₂S的轉化率；
②B點H₂S與S₂ 物質的量相等，分壓=總壓×物質的量分數，據此計算．

解答 解：（1）①氯化鐵具有氧化性氧化硫化氫為硫單質，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S═2Fe²⁺+2H⁺+S↓，鐵元素的化合價降低，發(fā)生還原反應，其產物Fe²⁺為還原產物，
故答案為：Fe²⁺；
②NaClO溶液吸收H₂S，以NaClO氧化H₂S，反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為4：1，反應為4NaClO+H₂S═4NaCl+H₂SO₄，離子方程式為：4ClO^-+H₂S═4Cl^-+2H⁺+SO₄^2-，
故答案為：4ClO^-+H₂S═4Cl^-+2H⁺+SO₄^2-；
（2）（Ⅰ）H₂S+OH^-═HS^-+H₂O
（Ⅱ）2HS^-$→_{光催化劑}^{光}$H₂↑+S₂^2-
（Ⅲ）H₂S+S₂^2-═2HS^-+S↓
（Ⅳ）HS^-+H₂O═H₂S+OH^-
將Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ得到H₂S$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;光\;\;\;\;\;\;\;}}{光催化劑}$H₂↑+S↓，四步反應中光能提供能量，轉化為化學能，
故答案為：H₂S$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;光\;\;\;\;\;\;\;}}{光催化劑}$H₂↑+S↓；光能轉化為化學能；
（3）①Ⅰ2H₂S（g）+3O₂（g）═2SO₂（g）+2H₂O（1）△H₁
Ⅱ2H₂S（g）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（1）△H₂
將（Ⅰ+Ⅱ×2）×$\frac{1}{6}$得H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═SO₂（s）+H₂O（1），則根據蓋斯定律可得：△H₃=$\frac{△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{6}$，
故答案為：$\frac{△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{6}$；
②H₂S（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═SO₂（s）+H₂O（1），當$\frac{n（{H}_{2}S）}{n（{O}_{2}）}$=$\frac{1}{\frac{1}{2}}$=2時，可達到較好的脫硫率，
故答案為：控制$\frac{n（{H}_{2}S）}{n（{O}_{2}）}$═2；
（4）①A點H₂S的物質的量為10mol，氫氣為10mol，2H₂S（g）═S₂ （g）+2H₂（g），生成10mol氫氣，分解的硫化氫10mol，則H₂S的轉化率為$\frac{10mol}{10mol+10mol}$=50%，
故答案為：50%；
②設變化的硫化氫的物質的量為x，
          2H₂S（g）═S₂ （g）+2H₂（g），
始          20
變          x            $\frac{1}{2}$x             x
終        20-x           $\frac{1}{2}$x            x
B點H₂S與S₂ 物質的量相等，20-x=$\frac{1}{2}$x，解得x=$\frac{40}{3}$，則反應后的總物質的量為反應前的物質的量之比為$\frac{20+\frac{40}{3}}{20}$=$\frac{5}{3}$pPa，
故答案為：$\frac{5}{3}$pPa．

點評 本題考查氧化還原反應，側重反應產物的判斷、蓋斯定律的應用、方程式的書寫，掌握相關知識是解答關鍵，題目難度中等．