Question

石油炼制过程中产生的H₂S是一种有毒气体，其有效利用是亟需解决的问题。

(1)H₂S的电子式是_________。

(2)热分解法处理H₂S

H₂S(g)=H₂(g)+S(s)    ΔH₁

已知：i.2H₂S(g)+SO₂(g)=3S(s)+2H₂O(l)    ΔH₂

ii.S(s)+O₂(g)=SO₂(g)    ΔH₃

①利用ΔH₂和ΔH₃计算ΔH₁时，还需要利用_______反应的ΔH。

②直接加热分解H₂S转化率低，科学家发现MoS₂可以催化H₂S分解制取氢气和硫磺，多孔陶瓷膜可以使氢气选择性分离。科学家使用沉积有MoS₂的多孔陶瓷膜装置进行反应的原因有_________。

(3)电化学法处理H₂S

为避免硫磺沉积在阳极，将氧化吸收和电解制氢过程分开进行，装置如图所示。氧化吸收器中为Fe₂(SO₄)₃溶液，电解反应器中，以石墨为阳极，以Pt为阴极，中间用质子交换膜隔开。

①氧化吸收器中反应的离子方程式为_________。

②电解反应器中，阴极的电极反应式为_________。

③电解反应器的作用是_________(写出2点)。

Answer

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) 使用MoS2加快反应速率，使用多孔陶瓷使H2优先通过，H2S(g)H2(g)+S(s)平衡正向移动，从而提高一段时间内H2S的转化率 H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+ 2H++2e-=H2↑ 电解制得产物H2，Fe2+-e-=Fe3+，实现Fe2(SO4)3的循环使用

【解析】

(1)S原子与2个H原子形成2对共用电子对，使H2S分子中每个原子都达到稳定结构，据此书写其电子式；

(2)①根据盖斯定律，将已知的热化学方程式叠加，可知待求反应的热化学方程式；

②根据平衡移动原理分析；

(3)①氧化吸收器中的Fe2(SO4)3与H2S在溶液中发生氧化还原反应，产生FeSO4、H2SO4、S；

②在电解反应器中，电解质溶液为FeSO4、H2SO4，阴极上溶液中H+得到电子，发生还原反应；据此书写电极反应式；

③根据图示可知制取的物质、结合物质循环分析电解反应器的作用。

(1)S原子最外层有6个电子，与2个H原子形成2对共用电子对，从而使H2S分子中每个原子都达到稳定结构，则H2S的电子式为：；

(2)①i.2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) ΔH2

ii.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3

iii. H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH1

i+ii-iii×2，整理可得2H2(g)+O2(g)=H2O(l)，因此要计算H2S(g)=H2(g)+S(s)的ΔH1，需要知道2H2(g)+O2(g)=H2O(l)的反应热ΔH；

②直接加热分解H2S转化率低， MoS2可以催化H2S分解制取氢气和硫磺，科学家使用沉积有MoS2的多孔陶瓷膜装置，多孔陶瓷膜可以使氢气选择性分离，使H2S(g)H2(g)+S(s)，从而使化学平衡正向移动，最终提高了一段时间内H2S的转化率；

(3)①氧化吸收器中的Fe2(SO4)3与H2S在溶液中发生氧化还原反应，产生FeSO4、H2SO4、S，反应的离子方程式为：H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+；

②根据装置图可知在电解反应器中，电解质溶液为氧化吸收器中的Fe2(SO4)3与H2S反应后产生的FeSO4、H2SO4，由于离子放电能力：H+>Fe2+，所以在电解池的阴极上，溶液中H+得到电子，发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；

③在电解反应器中，阴极上发生反应：2H++2e-=H2↑；阳极上发生反应：Fe2+-e-=Fe3+，反应产生的Fe3+再进入氧化吸收器中氧化H2S，反应产生S单质，从而实现Fe2(SO4)3的循环使用。