Question

化石燃料開(kāi)采和加工過(guò)程中常有硫化氫廢氣．工業(yè)上可用硫化氫制取氫氣，分析化學(xué)上硫化氫溶液用作離子分組試劑．
（1）H₂S的電子式為

 

．
（2）利用H₂S廢氣制取氫氣的常見(jiàn)方法有高溫?zé)岱纸夥ê碗娀瘜W(xué)法兩種．
①高溫?zé)岱纸夥ǖ脑�理可表示為：H₂S（g）?H₂（g）+

1

2

S₂（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)為K=

 

，實(shí)驗(yàn)表明隨著反應(yīng)溫度的升高，K值逐漸增大，則下列措施既能提高分解速率，又能提高H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率的是

 

（填字母）．
a．高溫  b．低溫  c．高壓  d．催化劑
②電化學(xué)法制氫過(guò)程的示意圖如圖，反應(yīng)池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．反應(yīng)后的溶液浸入電解池，惰性電極a是

 

極，其電極反應(yīng)式為

 

．
（3）25℃時(shí)，H₂S的兩極電離常數(shù)依次為K₊₁=0.9×10^-7、K₊₂=1.2×10^-15，在含濃度均為0.1mol?L^-1的Fe²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺四種離子的溶液中，控制c（H⁺）=0.3mol?L^-1，加入0.1mol?L^-1 H₂S溶液，能被沉淀的離子是

 

（已知K_sp（FeS）=6.3×10^-18，K_sp（CuS）=1.3×10^-36，K_sp（PbS）=3.4×10^-28，K_sp（MnS）=2.5×10^-13）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),電解原理

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）H₂S為共價(jià)化合物，硫原子中最外層有8個(gè)電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，分子中存在兩個(gè)H-S鍵；
（2）①依據(jù)平衡常數(shù)概念書(shū)寫(xiě)表達(dá)式，用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，隨著反應(yīng)溫度的升高，K值逐漸增大說(shuō)明反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；已經(jīng)影響化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的因素分析判斷選項(xiàng)；
②反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式，可增大反應(yīng)物接觸面積；反應(yīng)池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氯化鐵氧化硫化氫為硫單質(zhì)，氯化亞鐵和氯化氫；電解池中亞鐵離子失去電子，氫離子得到電子，a為陽(yáng)極亞鐵離子失電子生成鐵離子，b為陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，以此來(lái)解答．
（3）控制c（H⁺）=0.3mol?L^-1，依據(jù)電離常數(shù)計(jì)算硫離子濃度，結(jié)合溶度積常數(shù)和濃度商比較分析是否沉淀．

解答： 解：（1）H₂S為共價(jià)化合物，硫原子中最外層有8個(gè)電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，分子中存在兩個(gè)H-S鍵，電子式為：，故答案為：；
（2）①H₂S（g）?H₂（g）+

1

2

S₂（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)為K=

c(H2)c 1 2 (S2)

c(H2S)

；實(shí)驗(yàn)表明隨著反應(yīng)溫度的升高，K值逐漸增大，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，既能提高分解速率，又能提高H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率的應(yīng)該改變條件增大反應(yīng)速率，平衡正向進(jìn)行；
a．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，高溫平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率增大，硫化氫轉(zhuǎn)化率增大，故a符合；
b．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，低溫平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)速率減小，故b不符合；
c．反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，高壓反應(yīng)速率增大，平衡逆向進(jìn)行，硫化氫轉(zhuǎn)化率減小，故c不符合； 
d．催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，硫化氫轉(zhuǎn)化率不變，故d不符合；
故答案為：

c(H2)c 1 2 (S2)

c(H2S)

；a；
②反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式，可增大反應(yīng)物接觸面積；反應(yīng)池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氯化鐵氧化硫化氫為硫單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H₂S+2FeCl₃=2FeCl₂+S↓+2HCl，氯化亞鐵和氯化氫；電解池中亞鐵離子失去電子，氫離子得到電子，a為陽(yáng)極亞鐵離子失電子生成鐵離子，電極反應(yīng)為：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺，b為陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣；
故答案為：H₂S+2FeCl₃=2FeCl₂+S↓+2HCl；Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
（3）25℃時(shí)，H₂S的兩極電離常數(shù)依次為K₁=0.9×10^-7、K₂=1.2×10^-15，在含濃度均為0.1mol?L^-1的Fe²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺四種離子的溶液中，控制c（H⁺）=0.3mol?L^-1，加入0.1mol?L^-1 H₂S溶液，K₁=0.9×10^-7、K₂=1.2×10^-15，控制c（H⁺）=0.3mol?L^-1，H₂S?H⁺+HS^-，HS^-?H⁺+S^2-，K₁×K₂=

c2(H+)c(S2-)

c(H2S)

，c（S^2-）=

1.2×10-15×0.9×10-7×0.1

0．32

=1.2×10^-22，在含濃度均為0.1mol?L^-1的Fe²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺四種離子的溶液中，已知K_sp（FeS）=6.3×10^-18，K_sp（CuS）=1.3×10^-36，K_sp（PbS）=3.4×10^-28，K_sp（MnS）=2.5×10^-13），c（Fe²⁺）c（S^2-）=0.1×1.2×10^-22=1.2×10^-23＜K_sp（FeS），亞鐵離子不能沉淀，
c（Cu²⁺）c（S^2-）=0.1×1.2×10^-22=1.2×10^-23＞1.3×10^-36，銅離子沉淀，有幾次比較可知，Pb²⁺離子沉淀，Mn²⁺不能沉淀；
故答案為：Cu²⁺、Pb²⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡影響因素，平衡常數(shù)計(jì)算分析，電解原理、沉淀軟件排行的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．