Question

硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。

(1)将烧碱吸收H₂S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：

S^2－－2e^－===S　(n－1)S＋S^2－===S

①写出电解时阴极的电极反应式：________________。

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成__________________________。

(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，其物质转化如图所示。

①在图示的转化中，化合价不变的元素是________。

②反应中当有1 mol H₂S转化为硫单质时，保持溶液中Fe^3＋的物质的量不变，需消耗O₂的物质的量为________。

③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)H₂S在高温下分解生成硫蒸气和H₂。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示，H₂S在高温下分解反应的化学方程式为__________________________________。

Answer 1

(1)①2H₂O＋2e^－===H₂↑＋2OH^－　②S＋2H^＋===(n－1)S↓＋H₂S↑

(2)①Cu、H、Cl(或铜、氢、氯)　②0.5 mol　③提高混合气体中空气的比例

(3)2H₂S2H₂＋S₂

[解析] (1)①电解池的阴极发生还原反应，溶液中H₂O电离出的H^＋被还原为H₂，即2H₂O＋2e^－===H₂↑＋2OH^－；②在酸性条件下，S^2－与H^＋结合生成H₂S，故S与酸发生反应：S＋2H^＋===(n－1)S↓＋H₂S↑。(2)①由图示可知，最终产物为CuS、HCl、S和FeCl₃，因而Cu、H、Cl三种元素的化合价未变。②根据电子守恒，1 mol H₂S转化为S，失去2 mol电子，而1 mol O₂消耗4 mol电子，故1 mol H₂S消耗0.5 mol O₂。③为了把CuS转化为S，应加入氧化剂，在溶液的量不增加的前提下，只能增加O₂的量，即增加空气的量。(3)结合图像可知，体系中有3种组分，说明H₂S未完全分解，即属于可逆反应。选取某温度下各组分的体积分数，如选取1300 ℃下各组分的体积分数，结合S原子守恒，推出硫蒸气的组成为S₂，可得反应为2H₂S2H₂＋S₂。