Question

【题目】利用天然气及化工废气中的硫化氢，不仅可制取氢气并回收单质硫，还可减少对环境的污染。

回答下列问题：

（1）在一定的条件下，天然气脱硫工艺中会发生以下反应：

2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1

4H2S(g)+SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g) ΔH2

2H2S(g)＋O2(g)=2S(g)+2H2O(g) ΔH3

则相同条件下反应2S(g)=S2(g)的△H=_______（用含△H1、△H2和△H3的代数式表示）。

（2）硫化氢分解反应2H2S(g)2H2(g)+S2(g)，在101 kPa时各气体的体积分数与温度的关系如下图所示：

①该反应的△H______0（填“＞”、“＜”）。

②为提高H2S的平衡分解率，除改变温度外，还可采取的措施是______________________________。

③图中A点时反应的平衡常数Kp=______（用平衡分压代替浓度，平衡分压=总压×物质的量分数）。

（3）我国学者发明的一种分解硫化氢制氢并回收硫的装置如下图所示：

①该装置中能量转化的方式为____________________________________________________。

②若Y极液中的电对(A/B)选用I3-/I-，装置工作时Y极上的电极反应式为__________________________，Y极溶液中发生的离子反应为________________________________；再列举一种可作为Y极循环液常见的电对：_______________。

③该分解H2S制氢的方法主要优点是_____________________________________________________。

Answer 1

【答案】 (ΔH1+ΔH2)- ΔH3 > 及时将体系中的产物分离（或其他合理答案） 20.2kPa 光能转变为化学能和电能 3I--2e-=I3- I3-+H2S=S↓+2H++ 3I- Fe3+/Fe2+ 充分利用太阳能且不产生污染(或可在常温下实现，操作容易等合理答案)）

【解析】（1）根据守恒原理，要得到方程式④，可以用，则(ΔH1+ΔH2)- ΔH3。答案为：(ΔH1+ΔH2)- ΔH3

（2）①根据图示，随着温度的升高，反应物H2S的体积分数逐渐减少，说明平衡向正反应方向移动，升温平衡向吸热方向进行，则△H> 0。

②为提高H2S的平衡分解率，除改变温度外，还可采取的措施是及时将体系中的产物分离、适当减小压强等。

③设H2S起始的物质的量浓度为，A点时与的浓度相同，设为，则

，则有，解得，

答案为： >、及时将体系中的产物分离、20.2kPa

（3）①该装置是将光能转变为化学能和电能。②X电极是将H+转化为H2，化合价降低，发生还原反应，则Y电极应发生氧化反应，反应式为3I--2e-=I3-；Y极溶液中有H2S具有还原性，而I3-具有氧化性，则两者可以发生氧化还原反应，离子反应为I3-+H2S=S↓+2H++ 3I-；另一种可作为Y极循环液常见的电对Fe3+/Fe2+。③该分解H2S制氢的方法主要优点是充分利用太阳能且无污染、可在常温下实现、操作容易等。答案为：光能转变为化学能和电能 、3I--2e-=I3- 、I3-+H2S=S↓+2H++ 3I- 、Fe3+/Fe2+ 、充分利用太阳能且不产生污染(或可在常温下实现，操作容易等合理答案)）