Question

【题目】将H2S转化为可再利用的资源是能源研究领域的重要课题。

（1）H2S的转化

Ⅰ	克劳斯法
Ⅱ	铁盐氧化法
Ⅲ	光分解法

① 反应Ⅰ的化学方程式是________。

② 反应Ⅱ：____+ 1 H2S ==____Fe2+ + ____S↓ + ____（将反应补充完整）。

③ 反应Ⅲ体现了H2S的稳定性弱于H2O。结合原子结构解释二者稳定性差异的原因：_______。

（2）反应Ⅲ硫的产率低，反应Ⅱ的原子利用率低。我国科研人员设想将两个反应耦合，实现由H2S高效产生S和H2，电子转移过程如图。

过程甲、乙中，氧化剂分别是______。

（3）按照设计，科研人员研究如下。

① 首先研究过程乙是否可行，装置如图。经检验，n极区产生了Fe3+，p极产生了H2。n极区产生Fe3+的可能原因：

ⅰ．Fe2+ - e- = Fe3+

ⅱ．2H2O -4e-=O2 +4H+，_______（写离子方程式）。经确认，ⅰ是产生Fe3+的原因。过程乙可行。

② 光照产生Fe3+后，向n极区注入H2S溶液，有S生成，持续产生电流，p极产生H2。研究S产生的原因，设计如下实验方案：______。 经确认，S是由Fe3+氧化H2S所得，H2S不能直接放电。过程甲可行。

（4）综上，反应Ⅱ、Ⅲ能耦合，同时能高效产生H2和S，其工作原理如图。

进一步研究发现，除了Fe3+/Fe2+ 外，I3-/I- 也能实现如图所示循环过程。结合化学用语，说明I3-/I- 能够使S源源不断产生的原因：________。

Answer 1

【答案】↓ 2Fe3+ 2 1 2H+ O与S位于同主族，原子半径S>O，得电子能力S<O，非金属性S<O，氢化物稳定性H2S<H2O 、 将溶液换成溶液 在电极上放电：。在溶液中氧化：。和循环反应。

【解析】

（1）H2S具有较强的还原性，利用氧化还原反应将其转化为S，据此分析；

（2）氧化剂具有氧化性，易得电子，化合价降低，据此作答；

（3）根据光能转化成化学能，化学能转化为电能，讨论负极发生的电极反应；

（4）根据电解质溶液中正负极反应方程式，及各物质的转化关系作答。

（1）①H2S在氧气氧化作用下生成S，其化学方程式为：↓；

②H2S为Fe3+氧化为S，依据氧化还原反应规律可知，其离子方程式为：2 Fe3++ 1 H2S ==2Fe2+ + S↓ +2H+，故答案为：2 Fe3+：2；1：2H+；

③O与S位于同主族，原子半径S>O，得电子能力S<O，非金属性S<O，氢化物稳定性H2S<H2O；

（2）过程甲中，S元素化合价从-2价升高到0价，Fe元素从+3降低到+2价，则氧化剂为Fe3+；过程乙中，Fe元素从+2升高到+3价，H元素化合价从+1价降低到0价，则氧化剂为H+；

（3）n极区产生了Fe3+，p极产生了H2，则n极为氧化反应，是原电池的负极，p极发生了还原反应是原电池的正极，负极区，除了Fe2+失电子生成Fe3+以外，也可能是水失电子生成的氧气将Fe2+氧化成Fe3+所致，其离子方程式为：2H2O -4e-=O2 +4H+，；

②为了研究S是由于H2S失电子发生氧化反应产生的，避免溶液中其他离子的干扰，需要将将溶液换成溶液，进行验证。

（4）根据上述工作原理可知，I3-/I- 能够使S源源不断产生，主要是因为在电极上放电：。在溶液中氧化：。和循环反应。