Question

【題目】H2S是一種大氣污染物。工業(yè)尾氣中含有H2S，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；未脫除H2S的煤氣，運(yùn)輸過程中還會腐蝕管道。

(1)干法氧化鐵脫硫是目前除去煤氣中H2S的常用方法，其原理如圖所示。

①下列說法正確的是____________(填序號)。

a.單質(zhì)硫?yàn)榈�黃色固體

b.脫硫反應(yīng)為3H2S+Fe2O3·H2O=3H2O+Fe2S3·H2O

c.再生過程中，硫元素被還原

d.脫硫過程中，增大反應(yīng)物的接觸面積可提高脫硫效率

②從安全環(huán)保的角度考慮，再生過程需控制反應(yīng)溫度不能過高的原因是_______。

(2)電化學(xué)溶解一沉淀法是一種回收利用H2S的新方法，其工藝原理如下圖所示。

已知: Zn與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿都能反應(yīng)生成H2；Zn(II)在過量的強(qiáng)堿溶液中以[Zn(OH)4]2-形式存在。

①鋅棒連接直流電源的____________(填“正極”或“負(fù)極”)。

②反應(yīng)器中反應(yīng)的離子方程式為____________。

③電解槽中，沒接通電源時(shí)已經(jīng)有H2產(chǎn)生，用化學(xué)用語解釋原因:___________。

(3)常用碘量法測定煤氣中H2S的含量，其實(shí)驗(yàn)過程如下：

i.將10L煤氣通入盛有100mL鋅氨絡(luò)合液的洗氣瓶中，將其中的H2S全部轉(zhuǎn)化為ZnS沉淀，過濾;

ii.將帶有沉淀的濾紙加入盛有15mL 0.1mol/L碘標(biāo)準(zhǔn)液、200mL水和10mL鹽酸的碘量瓶中，蓋上瓶塞，搖動碘量瓶至瓶內(nèi)濾紙搖碎，置于暗處反應(yīng)10 min后，用少量水沖洗瓶壁和瓶塞。(已知:ZnS+I2=ZnI2+S)

iii.用0.1mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定，待溶液呈淡黃色時(shí)，加入1mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至終點(diǎn)。(已知:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)

①i中，將煤氣中的H2S轉(zhuǎn)化為ZnS的目的是____________。

②滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是__________________。

③若消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液的體積為20mL，則煤氣中的含量為_______________mg/m3。

Answer 1

【答案】abd 防止硫粉燃燒產(chǎn)生SO2，污染環(huán)境、導(dǎo)致爆炸 正極 [Zn(OH)4]2-+H2S=ZnS↓+2OH-+2H2O Zn+2OH-+2H2O=[Zn(OH)4]2-+H2↑ 富集、提純煤氣中的H2S 溶液藍(lán)色恰好消失，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)藍(lán)色 1700

【解析】

（1）干法氧化鐵脫硫的過程是將氧化鐵和H2S相互接觸，二者發(fā)生反應(yīng)生成Fe2S3·H2O從而達(dá)到脫硫的目的，化學(xué)方程式為3H2S+Fe2O3·H2O=3H2O+Fe2S3·H2O，同時(shí)生成的Fe2S3·H2O可以通過再生的方法將S單質(zhì)分離出來，化學(xué)方程式為2Fe2S3·H2O+3O2=2Fe2O3·H2O+6S，這樣既可以脫硫又可以將硫進(jìn)行回收；

（2）電化學(xué)溶解-沉淀法是一種回收利用H2S的新方法，實(shí)驗(yàn)過程是以Zn為陽極在堿性條件下發(fā)生電解，生成[Zn(OH)4]2-，將[Zn(OH)4]2-與H2S氣體在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)生成ZnS固體，達(dá)到回收利用H2S的方法；

（3）利用碘量法測定煤氣中H2S的含量，首先將煤氣通入鋅氨溶液中將S元素富集起來，將生成的ZnS與碘水混合，二者發(fā)生反應(yīng)，因I2為足量，所以I2剩余，通過碘量法測量未參加反應(yīng)的I2的含量間接測量煤氣中H2S的含量。

（1）①單質(zhì)硫?yàn)榈�黃色固體，a正確；根據(jù)分析，脫硫反應(yīng)的化學(xué)方程式為3H2S+Fe2O3·H2O=3H2O+Fe2S3·H2O，b正確；再生過程中S元素化合價(jià)從-2價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)，反應(yīng)過程中失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)被氧化，c錯(cuò)誤；脫硫過程中，增大反應(yīng)物與氣體的接觸面積，可以使固體與氣體的反應(yīng)更加完全，提高脫硫效率，d正確；故選abd；

②再生反應(yīng)不易溫度過高，在高溫條件下，再生過程生成的硫單質(zhì)易與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成SO2污染空氣；

（2）①根據(jù)分析，若想通過Zn吸收S2-，需將Zn變成Zn2+，通過反應(yīng)生成ZnS沉淀。此時(shí)在電解池中Zn電極一定為陽極，與電源正極相連，電極方程式為Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，陰極為水中H+得電子的反應(yīng)，方程式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

②電解過程中生成的[Zn(OH)4]2-與H2S發(fā)生反應(yīng)生成ZnS，反應(yīng)的離子方程式為[Zn(OH)4]2-+H2S=ZnS↓+2OH-+2H2O；

③根據(jù)已知條件，Zn可以在強(qiáng)堿中發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣，故反應(yīng)的離子方程式為Zn+2OH-+2H2O=[Zn(OH)4]2-+H2↑；

（3）①煤氣中H2S含量較低，難以直接測量，故需要將煤氣通入到鋅氨溶液中，將S元素全部轉(zhuǎn)化為ZnS固體，利用少量的液體將含量低的H2S收集起來，這樣起到富集、提純煤氣中的H2S的目的；

②滴定終點(diǎn)時(shí)，體系中不再出現(xiàn)I2，溶液顏色發(fā)生變化，故滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是：溶液藍(lán)色恰好消失，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)藍(lán)色；

③碘量法測定I2含量時(shí)，消耗硫代硫酸鈉20mL，根據(jù)化學(xué)方程式，設(shè)與硫代硫酸鈉反應(yīng)的I2的物質(zhì)的量為x mol，則

解得x=1×10-3mol，說明與ZnS反應(yīng)的I2的物質(zhì)的量為1.5×10-3mol-1×10-3mol=5×10-4mol，根據(jù)化學(xué)方程式可知參加反應(yīng)的ZnS的物質(zhì)的量為5×10-4mol，說明含有S元素5×10-4mol，故H2S為5×10-4mol，即10L煤氣中含有5×10-4mol的H2S，煤氣中H2S的含量為=1700mg/m3。