Question

16．硫化氢（H₂S）的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题．
（1）羰基硫（COS）可作粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害．H₂S和CO混合加热可制得羰基硫，反应方程式为：CO（g）+H₂S（g）?COS（g）+H₂（g）
①羰基硫的电子式为其含有的共价键类型是极性共价键．
②下列能说明碳与硫两元素非金属性相对强弱的是ac．
a．相同条件下水溶液的pH：NaHCO₃＞NaHSO₄        
b．酸性：H₂SO₃＞H₂CO₃
c．S与H₂的化合比C与H₂的化合更容易
（2）H₂S具有还原性，在酸性条件下，能与KMnO₄反应生成S、MnSO₄、K₂SO₄和H₂O，写出该反应的化学方程式5H₂S+2KMnO₄+3H₂SO₄=5S↓+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O．
（3）H₂S气体溶于水形成的氢硫酸是一种二元弱酸，25℃时，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c（S^2-）关系如图1所示（忽略溶液体积的变化、H₂S的挥发）．

①pH=13时，溶液中的c（H₂S）+c（HS^-）=0.043mol•L^-1．
②某溶液含0.020mol•L^-1Mn²⁺、0.10mol•L^-1H₂S，当溶液pH=5时，Mn²⁺开始沉淀．[已知：K_sp（MnS）=2.8×10^-13]．
（4）H₂S的废气可用烧碱溶液吸收，将烧碱吸收H₂S后的溶液加入到如图2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-?S2-n
①写出电解时阴极的电极反应式：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-）．
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：S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑．

Answer 1

分析 （1）①根据羰基硫分子结构和CO₂相似，羰基硫分子中所有原子的最外层都满足8电子结构判断其电子式；
②利用氢化物稳定性、最高价氧化物水化物酸性及得电子能力比较非金属性；
（2）由反应物、生成物及电子守恒书写化学反应；
（3）①pH=13时，c（S^2-）=5.7×10^-2mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根据硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1；
②当Qc=K_sp（MnS）时开始沉淀，由此求出硫离子的浓度，结合图象得出此时的pH；
（4）由图可知，右侧H得到电子生成氢气，则右侧为阴极，阳极上S_n^2-和氢离子反应生成S单质，S元素失电子发生氧化反应，同时S元素得电子生成H₂S．

解答 解：（1）①羰基硫中分子中所有原子的最外层都满足8电子结构，碳原子能形成4个共价键，硫原子能形成2个共价键，氧原子能形成2个共价键，所以其电子式为，只含极性共价键，
故答案为：；极性；
②a．相同条件下水溶液的pH：NaHCO₃＞NaHSO₄，可知硫酸酸性大于碳酸，则非金属性S＞C，故选；
b．亚硫酸不是最高价含氧酸，则酸性：H₂SO₃＞H₂CO₃，不能比较非金属性，故不选；
c．S与H₂的化合比C与H₂的化合更容易，则非金属性S＞C，故选；
故答案为：ac；
（2）H₂S具有还原性，在酸性条件下，能与KMnO₄反应生成S、MnSO₄、K₂SO₄和H₂O，该反应的化学方程式为5H₂S+2KMnO₄+3H₂SO₄=5S↓+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O，
故答案为：5H₂S+2KMnO₄+3H₂SO₄=5S↓+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O；
（3）①根据溶液pH与c（S^2-）关系图pH=13时，c（S^2-）=5.7×10^-2mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根据硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1，所以c（H₂S）+c（HS^-）=0.1-5.7×10^-2=0.043mol/L，
故答案为：0.043；
②当Qc=K_sp（MnS）时开始沉淀，所以c（S^2-）=$\frac{Ksp（MnS）}{c（M{n}^{2+}）}$=$\frac{2.8×1{0}^{-13}}{0.020}$mol/L=1.4×10^-11mol/L，结合图象得出此时的pH=5，所以pH=5时锰离子开始沉淀，
故答案为：5；
（4）①阳极上硫离子放电，电极反应式为S^2--2e^-═S，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-）；
②电解后阳极区离子为S_n^2-，酸性条件下，S_n^2-和氢离子反应生成S单质，S元素失电子发生氧化反应生成S单质，同时S元素得电子生成H₂S，反应方程式为S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑，故答案为：S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑．

点评 本题考查较综合，涉及化学键、非金属性比较、氧化还原反应、离子浓度大小比较急电化学等，综合性较强，注重化学反应原理的考查，把握相关反应原理为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大．