Question

【題目】利用天然氣及化工廢氣中的硫化氫，不僅可制取氫氣并回收單質(zhì)硫，還可減少對環(huán)境的污染。

回答下列問題：

（1）在一定的條件下，天然氣脫硫工藝中會發(fā)生以下反應：

2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1

4H2S(g)+SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g) ΔH2

2H2S(g)＋O2(g)=2S(g)+2H2O(g) ΔH3

則相同條件下反應2S(g)=S2(g)的△H=_______（用含△H1、△H2和△H3的代數(shù)式表示）。

（2）硫化氫分解反應2H2S(g)2H2(g)+S2(g)，在101 kPa時各氣體的體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示：

①該反應的△H______0（填“＞”、“＜”）。

②為提高H2S的平衡分解率，除改變溫度外，還可采取的措施是______________________________。

③圖中A點時反應的平衡常數(shù)Kp=______（用平衡分壓代替濃度，平衡分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）。

（3）我國學者發(fā)明的一種分解硫化氫制氫并回收硫的裝置如下圖所示：

①該裝置中能量轉(zhuǎn)化的方式為____________________________________________________。

②若Y極液中的電對(A/B)選用I3-/I-，裝置工作時Y極上的電極反應式為__________________________，Y極溶液中發(fā)生的離子反應為________________________________；再列舉一種可作為Y極循環(huán)液常見的電對：_______________。

③該分解H2S制氫的方法主要優(yōu)點是_____________________________________________________。

Answer 1

【答案】 (ΔH1+ΔH2)- ΔH3 > 及時將體系中的產(chǎn)物分離（或其他合理答案） 20.2kPa 光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能和電能 3I--2e-=I3- I3-+H2S=S↓+2H++ 3I- Fe3+/Fe2+ 充分利用太陽能且不產(chǎn)生污染(或可在常溫下實現(xiàn)，操作容易等合理答案)）

【解析】（1）根據(jù)守恒原理，要得到方程式④，可以用，則(ΔH1+ΔH2)- ΔH3。答案為：(ΔH1+ΔH2)- ΔH3

（2）①根據(jù)圖示，隨著溫度的升高，反應物H2S的體積分數(shù)逐漸減少，說明平衡向正反應方向移動，升溫平衡向吸熱方向進行，則△H> 0。

②為提高H2S的平衡分解率，除改變溫度外，還可采取的措施是及時將體系中的產(chǎn)物分離、適當減小壓強等。

③設(shè)H2S起始的物質(zhì)的量濃度為，A點時與的濃度相同，設(shè)為，則

，則有，解得，

答案為： >、及時將體系中的產(chǎn)物分離、20.2kPa

（3）①該裝置是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能和電能。②X電極是將H+轉(zhuǎn)化為H2，化合價降低，發(fā)生還原反應，則Y電極應發(fā)生氧化反應，反應式為3I--2e-=I3-；Y極溶液中有H2S具有還原性，而I3-具有氧化性，則兩者可以發(fā)生氧化還原反應，離子反應為I3-+H2S=S↓+2H++ 3I-；另一種可作為Y極循環(huán)液常見的電對Fe3+/Fe2+。③該分解H2S制氫的方法主要優(yōu)點是充分利用太陽能且無污染、可在常溫下實現(xiàn)、操作容易等。答案為：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能和電能 、3I--2e-=I3- 、I3-+H2S=S↓+2H++ 3I- 、Fe3+/Fe2+ 、充分利用太陽能且不產(chǎn)生污染(或可在常溫下實現(xiàn)，操作容易等合理答案)）