Question

【題目】硫是生物必須的營養元素之一，含硫化合物在自然界中廣泛存在，循環關系如下圖所示:

（1）自然界地表層原生銅的硫化物經氧化、淋濾作用后變成 CuSO4溶液，向地下深層滲透遇到難溶的ZnS，慢慢轉變為銅藍（ CuS）， 請用化學用語表示 ZnS 轉變為 CuS 的過程 __________。

（2） 火山噴發產生 H2S 在大氣當中發生如下反應：

①2H2S(g)+O2(g) =2S(g) +2H2O(g) △H=﹣442.38kJ/mol

②S(g)+O2(g)=SO2(g) △ H=﹣297.04kJ/mol。

H2S(g)與 O2(g)反應產生 SO2(g)和 H2O(g)的熱化學方程式是__________。

（3） 降低 SO2的排放量已經寫入 2018 年政府工作報告， 化石燃料燃燒時會產生含 SO2的廢氣進入大氣，污染環境，有多種方法可用于 SO2的脫除。

①NaClO 堿性溶液吸收法。工業上可用 NaClO 堿性溶液吸收 SO2。

i.反應離子方程式是__________。

為了提高吸收效率，常用 Ni2O3作為催化劑。在反應過程中產生的四價鎳和原子氧具有極強的氧化能力,可加快對 SO2的吸收。該催化過程的示意圖如下圖所示：

ii.過程 1 的離子方程式是__________。

iii.Ca(ClO)2也可用于脫硫，且脫硫效果比 NaClO 更好，原因是__________。

②電化學脫硫法。某種電化學脫硫法裝置如下圖所示，不僅可脫除煙氣中的SO2還可以制得 H2SO4。

i.在陰極放電的物質是______。

ii.在陽極生成 SO3的電極反應式是______。

Answer 1

【答案】 2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) △H=﹣1036.46kJ/mol ZnS(s) +Cu2+ (aq) Zn2+(aq)+CuS ClO-+SO2+2OH- ===Cl-+SO42-+H2O Ni2O3+ClO- ===2NiO2 +Cl- Ca2+與SO42-結合生成微溶的CaSO4有利于反應的進行 O2 SO2 - 2e- +SO42-= 2SO3

【解析】（1）自然界地表層原生銅的硫化物經氧化、淋濾作用后變成 CuSO4溶液，向地下深層滲透遇到難溶的ZnS，慢慢轉變為銅藍（CuS）， ZnS 轉變為 CuS 的化學方程式為ZnS(s) +Cu2+ (aq) Zn2+(aq)+CuS。

（2） 已知：①2H2S(g)+O2(g) =2S(g) +2H2O(g) △H=﹣442.38kJ/mol；②S(g)+O2(g)=SO2(g) △ H=﹣297.04kJ/mol。根據蓋斯定律，由①+②2可得2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)，故△H=(﹣442.38kJ/mol)+(﹣297.04kJ/mol)2=﹣1036.46kJ/mol，所以，H2S(g)與O2(g)反應產生SO2(g)和 H2O(g)的熱化學方程式是2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) △H=﹣1036.46kJ/mol。

（3）①NaClO 堿性溶液吸收法。工業上可用 NaClO 堿性溶液吸收SO2. NaClO 堿性具有強氧化性，可以把SO2氧化為SO42-。i.反應離子方程式是ClO-+SO2+2OH- ===Cl-+SO42-+H2O。由催化過程的示意圖可知，過程1中， Ni2O3與ClO- 反應生成具有強氧化性的NiO2 ，過程2中，NiO2與ClO-反應生成具有強氧化性的O原子。ii.過程 1 的離子方程式是Ni2O3+ClO- ===2NiO2 +Cl-。iii.Ca(ClO)2也可用于脫硫，且脫硫效果比 NaClO 更好，原因是Ca2+與SO42-結合生成微溶的CaSO4有利于反應的進行。

②由電化學脫硫法裝置示意圖可知，該裝置為電解池，煙氣經催化氧化后，部分二氧化硫被氧化為三氧化硫，所得氣體通入該裝置，在陰極上，氧氣得到電子被還原為硫酸根離子，電極反應式為O2+4e- + 2SO3= 2SO42-；在陽極上，二氧化硫失去電子被氧化為三氧化硫，電極反應式為2SO2 - 4e- +2SO42-= 4SO3，三氧化硫經氮氣導出與水反應生成硫酸，這樣，不僅可脫除煙氣中的SO2還可以制得 H2SO4。i.在陰極放電的物質是O2。ii.在陽極生成 SO3的電極反應式是SO2 - 2e- +SO42-= 2SO3。