Question

11．濕式吸收一電解再生法，是采用氧化一電解的雙反應器對含硫化氫的廢氣進行脫硫制氫．實驗表明，雙反應器法可以在較寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)對硫化氫的有效吸收，并可同時制取氫氣和硫磺，該法基本流程如圖，其中氧化吸收器中為FeCl₃溶液，電解反應器可實現(xiàn)FeCl₃溶液的恢復及H₂的制備．
（l）氧化反應器中發(fā)生的主要反應的離子有程式為H₂S+2Fe³⁺=2H⁺+S↓+2Fe²⁺
（2）電解反應器中，陽極反應式是Fe²⁺-e^-=Fe³⁺
（3）某研究小組在實驗室中模擬上述過程，研究FeCl₃溶液吸收H₂S氣體的效率，實驗時要先向FeCl₃溶液中通人N₂，其目的是排除溶液中的O₂，防止對實驗產(chǎn)生影響．對影響吸收效率的因素提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：
假設(shè)一：H₂S氣體的通入速率；
假設(shè)二：FeCl₃溶液的濃度；
假設(shè)三：溶液的pH．
請你設(shè)計實驗就假設(shè)一進行驗證，將實驗步驟及結(jié)論補充完整．
（注：可用pH計測量溶液中的H⁺濃度）
實驗步驟及結(jié)論
①分別取等體積、等濃度的FeCl₃溶液于不同的試管中；
②向溶液中分別通入氮氣
③分別向上述溶液中按不同的速度通入硫化氫氣體
④分別用PH計測定溶液的PH的變化
⑤結(jié)論：若兩溶液的PH值變化速率與氣體通入速率比不同，說明硫化氫氣體的通入速率對吸收速度有影響，否則無影響
（4）將FeCl₃溶液吸收H₂S氣體后的溶液過濾后，取少量向其中加入BaCl₂溶液，發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成（注：BaS溶于鹽酸）．則白色沉淀可能是硫酸鋇你的判斷理由是原溶液中的氯離子排除氯化銀生成的可能，而亞硫酸鋇在酸性溶液中難生成，則白色沉淀可能為硫酸鋇

Answer 1

分析 （1）硫化氫與氯化鐵發(fā)生氧化還原反應，生成單質(zhì)硫；
（2）電解反應器中，陽極是固液分離液中的亞鐵離子發(fā)生氧化反應；
（3）通人N₂，排除溶液中的氧氣，氧氣存在氧氣要氧化硫化氫，防止干擾三價鐵與硫化氫發(fā)生氧化反應；
對影響吸收效率的因素可能是氣體通入速度太快，鐵離子的濃度小和溶液的酸堿性以及反應體系的溫度等因素綜合考慮；
實驗步驟為：分別取等體積、等濃度的FeCl₃溶液于不同的試管中，然后向溶液中分別通入氮氣趕走其中的氧氣，分別向上得溶液中按不同的速度通入硫化氫氣體觀察現(xiàn)象，并分別用PH計測定溶液的PH的變化；最后得出結(jié)論．
（4）因為原溶液是氯化鐵，則溶液中一定沒有銀離子，而加入氯化鋇生成白色沉淀，說明與鋇離子有關(guān)，而原溶液呈酸性，所以排除亞硫酸鋇和碳酸鋇的可能，由此分析解答．

解答 解：（1）硫化氫與氯化鐵發(fā)生氧化還原反應，生成單質(zhì)硫，離子反應為H₂S+2Fe³⁺=2H⁺+S↓+2Fe²⁺，故答案為：H₂S+2Fe³⁺=2H⁺+S↓+2Fe²⁺；
（2）電解反應器中，陽極是固液分離液中的亞鐵離子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺，故答案為：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
（3）溶液中如果存在氧氣，氧氣優(yōu)先氧化硫化氫，所以通入氮氣的目的是：排除溶液中的O₂，防止對實驗產(chǎn)生影響，故答案為：排除溶液中的O₂，防止對實驗產(chǎn)生影響；對影響吸收效率的因素可能是氣體通入速度太快，鐵離子的濃度小和溶液的酸堿性以及反應體系的溫度等因素，假設(shè)一：H₂S氣體的通入速率；
假設(shè)二：FeCl₃溶液的濃度；假設(shè)三：溶液的pH，
實驗步驟為：分別取等體積、等濃度的FeCl₃溶液于不同的試管中，然后向溶液中分別通入氮氣趕走其中的氧氣，分別向上得溶液中按不同的速度通入硫化氫氣體觀察現(xiàn)象，并分別用PH計測定溶液的PH的變化；結(jié)論如果兩試管中溶液的PH值變化速率與氣體通入速率之比相同，說明硫化氫氣體的通入速率對吸收速度無影響，
故答案為：FeCl₃溶液的濃度；溶液的pH；②向溶液中分別通入氮氣；③分別向上述溶液中按不同的速度通入硫化氫氣體；④分別用PH計測定溶液的PH的變化；
若兩溶液的PH值變化速率與氣體通入速率比不同，說明硫化氫氣體的通入速率對吸收速度有影響，否則無影響；
（4）因為原溶液是氯化鐵，則溶液中一定沒有銀離子，而加入氯化鋇生成白色沉淀，說明與鋇離子有關(guān)，而原溶液呈酸性，所以排除亞硫酸鋇和碳酸鋇的可能，所以沉淀是硫酸鋇，故答案為：硫酸鋇；原溶液中的氯離子排除氯化銀生成的可能，而亞硫酸鋇在酸性溶液中難生成，則白色沉淀可能為硫酸鋇．

點評 本題以脫硫制氫為載體考查了可逆反應、氧化還原反應、電解原理等知識點，本題是一道綜合題，難度中等，考查了學生運用知識解決問題的能力，涉及到的知識點較多．