Question

H₂S是一种大气污染物。工业尾气中含有H₂S，会造成严重的环境污染；未脱除H₂S的煤气，运输过程中还会腐蚀管道。

(1)干法氧化铁脱硫是目前除去煤气中H₂S的常用方法，其原理如图所示。

①下列说法正确的是____________(填序号)。

a.单质硫为淡黄色固体

b.脱硫反应为3H₂S+Fe₂O₃·H₂O=3H₂O+Fe₂S₃·H₂O

c.再生过程中，硫元素被还原

d.脱硫过程中，增大反应物的接触面积可提高脱硫效率

②从安全环保的角度考虑，再生过程需控制反应温度不能过高的原因是_______。

(2)电化学溶解一沉淀法是一种回收利用H₂S的新方法，其工艺原理如下图所示。

已知: Zn与强酸、强碱都能反应生成H₂；Zn(II)在过量的强碱溶液中以[Zn(OH)₄]^2-形式存在。

①锌棒连接直流电源的____________(填“正极”或“负极”)。

②反应器中反应的离子方程式为____________。

③电解槽中，没接通电源时已经有H₂产生，用化学用语解释原因:___________。

(3)常用碘量法测定煤气中H₂S的含量，其实验过程如下：

i.将10L煤气通入盛有100mL锌氨络合液的洗气瓶中，将其中的H₂S全部转化为ZnS沉淀，过滤;

ii.将带有沉淀的滤纸加入盛有15mL 0.1mol/L碘标准液、200mL水和10mL盐酸的碘量瓶中，盖上瓶塞，摇动碘量瓶至瓶内滤纸摇碎，置于暗处反应10 min后，用少量水冲洗瓶壁和瓶塞。(已知:ZnS+I₂=ZnI₂+S)

iii.用0.1mol/L Na₂S₂O₃标准液滴定，待溶液呈淡黄色时，加入1mL淀粉指示剂，继续滴定至终点。(已知:2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI)

①i中，将煤气中的H₂S转化为ZnS的目的是____________。

②滴定终点的现象是__________________。

③若消耗Na₂S₂O₃标准液的体积为20mL，则煤气中的含量为_______________mg/m³。

Answer

abd 防止硫粉燃烧产生SO2，污染环境、导致爆炸 正极 [Zn(OH)4]2-+H2S=ZnS↓+2OH-+2H2O Zn+2OH-+2H2O=[Zn(OH)4]2-+H2↑ 富集、提纯煤气中的H2S 溶液蓝色恰好消失，且半分钟内不恢复蓝色 1700

【解析】

（1）干法氧化铁脱硫的过程是将氧化铁和H2S相互接触，二者发生反应生成Fe2S3·H2O从而达到脱硫的目的，化学方程式为3H2S+Fe2O3·H2O=3H2O+Fe2S3·H2O，同时生成的Fe2S3·H2O可以通过再生的方法将S单质分离出来，化学方程式为2Fe2S3·H2O+3O2=2Fe2O3·H2O+6S，这样既可以脱硫又可以将硫进行回收；

（2）电化学溶解-沉淀法是一种回收利用H2S的新方法，实验过程是以Zn为阳极在碱性条件下发生电解，生成[Zn(OH)4]2-，将[Zn(OH)4]2-与H2S气体在反应器中发生反应生成ZnS固体，达到回收利用H2S的方法；

（3）利用碘量法测定煤气中H2S的含量，首先将煤气通入锌氨溶液中将S元素富集起来，将生成的ZnS与碘水混合，二者发生反应，因I2为足量，所以I2剩余，通过碘量法测量未参加反应的I2的含量间接测量煤气中H2S的含量。

（1）①单质硫为淡黄色固体，a正确；根据分析，脱硫反应的化学方程式为3H2S+Fe2O3·H2O=3H2O+Fe2S3·H2O，b正确；再生过程中S元素化合价从-2价变为0价，反应过程中失去电子，发生氧化反应被氧化，c错误；脱硫过程中，增大反应物与气体的接触面积，可以使固体与气体的反应更加完全，提高脱硫效率，d正确；故选abd；

②再生反应不易温度过高，在高温条件下，再生过程生成的硫单质易与氧气发生反应生成SO2污染空气；

（2）①根据分析，若想通过Zn吸收S2-，需将Zn变成Zn2+，通过反应生成ZnS沉淀。此时在电解池中Zn电极一定为阳极，与电源正极相连，电极方程式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，阴极为水中H+得电子的反应，方程式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

②电解过程中生成的[Zn(OH)4]2-与H2S发生反应生成ZnS，反应的离子方程式为[Zn(OH)4]2-+H2S=ZnS↓+2OH-+2H2O；

③根据已知条件，Zn可以在强碱中发生反应，生成氢气，故反应的离子方程式为Zn+2OH-+2H2O=[Zn(OH)4]2-+H2↑；

（3）①煤气中H2S含量较低，难以直接测量，故需要将煤气通入到锌氨溶液中，将S元素全部转化为ZnS固体，利用少量的液体将含量低的H2S收集起来，这样起到富集、提纯煤气中的H2S的目的；

②滴定终点时，体系中不再出现I2，溶液颜色发生变化，故滴定终点的现象是：溶液蓝色恰好消失，且半分钟内不恢复蓝色；

③碘量法测定I2含量时，消耗硫代硫酸钠20mL，根据化学方程式，设与硫代硫酸钠反应的I2的物质的量为x mol，则

解得x=1×10-3mol，说明与ZnS反应的I2的物质的量为1.5×10-3mol-1×10-3mol=5×10-4mol，根据化学方程式可知参加反应的ZnS的物质的量为5×10-4mol，说明含有S元素5×10-4mol，故H2S为5×10-4mol，即10L煤气中含有5×10-4mol的H2S，煤气中H2S的含量为=1700mg/m3。