Question

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)已知：H₂S(g)+H₂SO₄(aq)=S(s)+SO₂(g)+2H₂O(l)     ΔH₁=61kJ·mol^-1

SO₂(g)+I₂(g)+2H₂O(l)=2HI(aq)+H₂SO₄(aq)     ΔH₂=－151kJ·mol^-1

2HI(aq)=H₂(g)+I₂(g)     ΔH₃=110kJ·mol^-1

则硫化氢气体分解为氢气和固体硫的热化学方程式为___。

(2)K₂CO₃溶液吸收H₂S的反应为K₂CO₃+H₂SKHS+KHCO₃，该反应的平衡常数的对数值为lgK=___

(已知：H₂CO₃lgK₁=－6.4，lgK₂=－10.3；H₂SlgK_l=－7.0，lgK₂=－19.0)。

(3)工业上采用图1所示装置电解K₄[Fe(CN)₆]和KHCO₃混合溶液一段时间，然后停止电解，通入H₂S，利用生成的K₃[Fe(CN)₆]将H₂S转化为S，自身转化为K₄[Fe(CN)₆]。

①电解时，阳极的电极反应式为___。

②通入H₂S过程中，伴有CO转化为HCO。通H₂S发生反应的离子反应方程式为___。

(4)将含H₂S尾气的空气按一定流速通入酸性FeCl₃溶液中，可实现含H₂S尾气的空气脱硫。在FeCl₃溶液吸收H₂S的过程中，溶液中的n(Fe³⁺)及被吸收的n(H₂S)随时间t的变化如图2所示。t₁时刻后，溶液中n(Fe³⁺)保持微量减少至基本不变，其原因是___。

(5)H₂S溶液中H₂S、HS^-，S^2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图3所示，H₂S的电离平衡常数K_a1=___。写出pH由12.0变为16.0时发生的主要的离子方程式：___。

Answer

H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=20kJ·mol-1 3.3 [Fe(CN)6]4-－e-=[Fe(CN)6]3- 2[Fe(CN)6]3-+2CO+H2S=2[Fe(CN)6]4-+2HCO+S↓ t1时刻后，生成的Fe3+与H2S发生氧化还原反应，溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+，这两个反应的速率近似相等，因而溶液中的Fe3+的量基本不变 10-7.24 HS-+OH-=S2-+H2O

【解析】

(1)已知①H2S(g)+H2SO4(aq)=S(s)+SO2(g)+2H2O(l) ΔH1=61kJ·mol-1；

②SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH2=-151kJ·mol-1；

③2HI(aq)=H2(g)+I2(g) ΔH3=110kJ·mol-1

根据盖斯定律，反应①+②+③得H2S(g)=H2(g)+S(s)，ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=20kJ·mol-1，故答案为：H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=20kJ·mol-1；

(2)根据题意，，K2CO3溶液吸收H2S的反应为K2CO3+H2SKHS+KHCO3，离子方程式为+H2SHS-+，则该反应的平衡常数为，则lgK=lgKa1(H2S)-lgKa2(H2CO3)=-7-(-10.3)=3.3，故答案为：3.3；

(3)①电解时阳极发生失电子的氧化反应，先将[Fe(CN)6]4-转化为Fe(CN)6]3-，化合价升高，所以反应为：Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3-，故答案为：Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3-；

②通入H2S过程中，伴有CO转化为HCO，根据电子得失守恒和元素守恒可知：2[Fe(CN)6]3-+2+H2S=2Fe[(CN)6]4-+2+S↓，故答案为：2[Fe(CN)6]3-+2+H2S=2Fe[(CN)6]4-+2+S↓；

(4)t1时刻后，溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+，生成的Fe3+再与H2S发生氧化还原反应，因而溶液中的Fe3+的量基本不变，故答案为：t1时刻后，生成的Fe3+与H2S发生氧化还原反应，溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+，这两个反应的速率近似相等。因而溶液中的Fe3+的量基本不变；

(5)根据H2S溶液中H2S、HS-，S2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化图，当pH=7.24时，c(H2S)=c(HS-)，则H2S的电离平衡常数Ka1=c(H+)=10-7.24，由图可知，pH由12.0变为16.0时，是由HS-转化为了S2-，反应的离子方程式为HS-+OH-=S2-+H2O，故答案为：10-7.24；HS-+OH-=S2-+H2O。