Question

10．天然气中含有的硫化氢气体，是具有臭蛋气味的剧毒气体，长期吸入硫化氢可引起嗅觉减退，并出现神经衰弱综合症和植物神经功能障碍．脱除天然气中的硫化氢既能减少环境污染，又可回收硫资源．以下为几种回收方案：
（1）方案一：用FeCl₃溶液吸收硫化氢气体生成单质硫．写出硫化氢气体与FeCl₃溶液反应的离子方程式：2Fe³⁺+H₂S═S↓+2Fe²⁺+2H⁺．
（2）方案二：用NaOH溶液吸收硫化氢．向1L物质的量浓度为0.2a mol/L的NaOH溶液中通入2.24a L纯的H₂S气体（气体为标准状态下的体积），充分反应后溶液呈碱性（填“酸性”、“中性”、“碱性”），理由是S^2-+H₂O?HS^-+OH^-（用离子方程式来说明）．
向上述所得溶液中通入适量的氯气，使硫元素都变成硫单质沉淀，这时溶液中的c（Cl^-）=2.0×10^-8mol/L，溶液经过滤后，加入等体积的AgNO₃溶液后出现白色沉淀，需要加入AgNO₃溶液最小浓度为1.8×10^-2mol/Lmol/L．（已知常温下K_sp（AgCl）=1.8×10^-10）
（3）方案三：用H₂S、空气和NaOH溶液组成燃料电池，其总反应式为：2H₂S+3O₂+4NaOH═2Na₂SO₃+4H₂O，该电池的负极电极反应式为：2H₂S+16OH^--12e^-=2SO₃^2-+10H₂O．
（4）利用方案三的电池连接惰性电极，分别电解足量的硫酸铜溶液，硫酸钠溶液，氯化钠溶液，当通过相同的电量时各溶液的PH的变化分别是变小，不变，变大（填“变大”、“变小”、“不变”）；生成标准状况下的气体体积之比为：1：3：4．

Answer 1

分析 （1）H₂S具有强还原性，Fe³⁺具有较强的氧化性，可以将S^2-氧化成S单质；
（2）n（NaOH）=1L×0.2amol/L=0.2amol，n（H₂S）=$\frac{2.24aL}{22.4L/mol}$=0.1amol，二者恰好发生2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O，Na₂S为强碱弱酸盐，水解呈碱性；
结合Ksp=c（Cl^-）×c（Ag⁺）计算，注意体积的变化；
（3）由总方程式可知，反应中S元素化合价升高，H₂S被氧化，O元素化合价降低被还原，则通入H₂S的一极为负极，被氧化生成SO₃^2-；
（4）结合电解方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-、2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂+O₂计算．

解答 解：（1）H₂S具有强还原性，Fe³⁺具有较强的氧化性，可以将S^2-氧化成S单质，本身被还原成Fe²⁺，由于H₂S是弱电解质，故书写离子方程式时，应写其分子式，即2Fe³⁺+H₂S═S↓+2Fe²⁺+2H⁺，故答案为：2Fe³⁺+H₂S═S↓+2Fe²⁺+2H⁺；
（2）n（NaOH）=1L×0.2amol/L=0.2amol，n（H₂S）=$\frac{2.24aL}{22.4L/mol}$=0.1amol，二者恰好发生2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O，Na₂S为强碱弱酸盐，水解呈碱性，水解方程式为S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，
溶液中的c（Cl^-）=2.0×10^-8mol/L，则混合后生成沉淀时c（Ag⁺）=$\frac{1.8×1{0}^{-10}}{2.0×1{0}^{-8}}$mol/L=9×10^-3mol/L，
则混合前c（Ag⁺）=9×10^-3mol/L×2=1.8×10^-2mol/L，
故答案为：碱性；S^2-+H₂O?HS^-+OH^-；1.8×10^-2mol/L；
（3）由总方程式可知，反应中S元素化合价升高，H₂S被氧化，O元素化合价降低被还原，则通入H₂S的一极为负极，负极发生2H₂S+16OH^--12e^-=2SO₃^2-+10H₂O，
故答案为：2H₂S+16OH^--12e^-=2SO₃^2-+10H₂O；
（4）分别电解足量的硫酸铜溶液，硫酸钠溶液，氯化钠溶液，由电解方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂+O₂、2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-可知电解后硫酸铜生成硫酸，溶液酸性增强，则pH减小，硫酸钠为中性溶液，pH不变，氯化钠溶液生成NaOH，pH增大，
假设转移2mol电子，则硫酸铜溶液生成0.5molO₂，硫酸钠溶液生成1molH₂和0.5molO₂，氯化钠溶液生成1mol氯气和1mol氢气，体积比为0.5：1.5：2=1：3：4，
故答案为：变小；不变；变大；1：3：4．

点评 本题考查较为综合，涉及物质的分离、检验以及电解池等知识，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高频考点，注意把握实验的原理和原电池的工作原理，难度不大．