Question

9．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1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_n^2-
①写出电解时阴极的电极反应式：2H⁺+2e^-=H₂↑．
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↑．
（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2所示．
①在图示的转化中，化合价不变的元素是Cu、H、Cl．
②反应中当有1mol H₂S转化为硫单质时，保持溶液中Fe³⁺的物质的量不变，需消耗O₂的物质的量为0.5mol．
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，可采取的措施有增大混合气体中空气的比例．
（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3所示，H₂S在高温下分解反应的化学方程式为2H₂S $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂．

Answer 1

分析 （1）①阴极上氢离子放电生成氢气，阳极上硫离子放电，电极反应式为S^2--2e^-═S；
②S_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；
（2）①根据图中各元素化合价变化分析，该反应中S元素化合价由-2价变为0价、O元素化合价由0价变为-2价；
②根据氧化还原反应中得失电子相等计算；
③使生成的硫单质中不含CuS，则硫离子不能有剩余，硫离子完全被氧化为硫单质；
（3）根据题意知，该反应是可逆反应，反应物是硫化氢，根据图象知，生成物中含有S元素的物质是氢气的一半，则生成物是S₂和H₂，再结合反应条件书写方程式．

解答 解：（1）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↑；
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↑；
（2）①根据图中各元素化合价知，Cu元素化合价都是+2价、H元素化合价都是+1价、Cl元素化合价都是-1价，所以化合价不变的是Cu、H、Cl元素，
故答案为：Cu、H、Cl；
②H₂S不稳定，易被氧气氧化生成S单质，反应方程式为2H₂S+O₂=2S+2H₂O，该反应中S元素化合价由-2价变为0价、O元素化合价由0价变为-2价，根据氧化还原反应中得失电子相等得，反应中当有1mol H₂S转化为硫单质时，保持溶液中Fe³⁺的物质的量不变，消耗O₂的物质的量=$\frac{1mol}{2}$=0.5mol，
故答案为：0.5mol；
③使生成的硫单质中不含CuS，则硫离子不能有剩余，硫离子完全被氧化为硫单质，所以氧气必须过量，采取的措施是：增大混合气体中空气的比例；
故答案为：增大混合气体中空气的比例；
（3）根据题意知，该反应是可逆反应，反应物是硫化氢，根据图象知，生成物中含有S元素的物质是氢气的一半，则生成物是S₂和H₂，所以该反应方程式为2H₂S $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂，
故答案为：2H₂S $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂+S₂．

点评 本题以S及其化合物的性质为载体考查了电解原理的应用、氧化还原反应，图象分析判断等知识点，会正确分析图象中各个物理量的含义是解本题关键，再结合氧化还原反应中各个物理量之间的关系，化学方程式书写等有关知识来分析解答即可，题目难度中等．