Question

【題目】利用H2S廢氣制取H2的方法有利于環保。

(l) H2S的電子式是____，H2S溶液中H2S、HS-，S2-的物質的量分數δ(X)隨pH的變化如圖所示，H2S的電離平衡常數ka1= ___________

(2)利用H2S廢氣制取H2的方法有多種。

①熱化學硫碘循環法 已知循環反應如下：

H2S（g）+ H2SO4（aq）═S(s)+ SO2（g）+2 H2O（l）△H1=61 kJ/mol

SO2（g）+I2（g）+2 H2O（l）=2HI（aq）+ H2SO4（aq）△H2=-151 kJ/mol

2HI（aq）= H2(g)+ I2（g）△H3=110kJ/mol

寫出硫化氫氣體分解為氫氣和固體硫的熱化學方程式_____。

②高溫熱分解法

已知：H2S (g) =H2(g)+l/2S2（g）

在恒溫密閉容器中，控制不同溫度進行H2S分解實驗。以H2S起始濃度均為cmol/L，測定H2S的轉化率，H2S的平衡轉化率與溫度關系如圖所示。據圖可知：溫度升高平衡常數K_______（填“增大”、“減小”或“不變”）。若985℃時平衡常數K=0.04，則起始濃度c= ______mol/L 。

③電化學法 該法制氫過程的示意圖如上圖。循環利用的物質是____。反應池中化學反應方程式為______。電解池陽極電極反應式為____ 。

Answer 1

【答案】 10-7.24 H2S(g)==H2(g)+S(s) ΔH=20KJ·mol-1 增大 0.018 ③FeCl3 2FeCl3+H2S==2FeCl2+S↓+2HCl Fe2+－e－==Fe3+

【解析】 (1) H2S的電子式為，根據H2S溶液中H2S、HS-，S2-的物質的量分數δ(X)隨pH的變化圖，當pH=7.24時，c(H2S )= c(HS-)，則H2S 的電離平衡常數ka1== c(H+)=10-7.24，故答案為：；10-7.24；

(2) ①i.H2S(g)+ H2SO4(aq)═S(s)+ SO2(g)+2 H2O(l)△H1=61 kJ/mol，ii.SO2(g)+I2(g)+2 H2O(l)=2HI(aq)+ H2SO4(aq)△H2=-151 kJ/mol，iii.2HI(aq)= H2(g)+ I2(g)△H3=110kJ/mol

根據蓋斯定律，將i+ii+iii得，H2S(g)==H2(g)+S(s) ΔH=20kJ·mol-1，故答案為：H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=20 kJ/mol；

②據圖可知：溫度升高，H2S的平衡轉化率增大，平衡正向移動，平衡常數K增大。985℃時，H2S的平衡轉化率為40%，起始濃度H2S的濃度為c mol/L，則平衡時c(H2S)=0.6c mol/L，c(H2)=0.4c mol/L，c(S2)=0.2c mol/L，則K=0.04=，解得c=0.018，故答案為：增大；0.018；

③根據裝置圖，硫化氫與氯化鐵在反應池中發生2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl，反應生成的亞鐵離子在電解池中被氧化生成鐵離子，參與循環利用，電解池陽極電極反應式為Fe2+－e－=Fe3+，故答案為：FeCl3；2FeCl3+H2S==2FeCl2+S↓+2HCl；Fe2+－e－=Fe3+。