Question

硫是生物必须的营养元素之一，含硫化合物在自然界中广泛存在，循环关系如下图所示:

（1）自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成 CuSO₄溶液，向地下深层渗透遇到难溶的ZnS，慢慢转变为铜蓝（ CuS）， 请用化学用语表示 ZnS 转变为 CuS 的过程 __________。

（2） 火山喷发产生 H₂S 在大气当中发生如下反应：

①2H₂S(g)+O₂(g) =2S(g) +2H₂O(g)   △H=﹣442.38kJ/mol

②S(g)+O₂(g)=SO₂(g)   △ H=﹣297.04kJ/mol。

H₂S(g)与 O₂(g)反应产生 SO₂(g)和 H₂O(g)的热化学方程式是__________。

（3） 降低 SO₂的排放量已经写入 2018 年政府工作报告， 化石燃料燃烧时会产生含 SO₂的废气进入大气，污染环境，有多种方法可用于 SO₂的脱除。

①NaClO 碱性溶液吸收法。工业上可用 NaClO 碱性溶液吸收 SO₂。

i.反应离子方程式是__________。

为了提高吸收效率，常用 Ni₂O₃作为催化剂。在反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力,可加快对 SO₂的吸收。该催化过程的示意图如下图所示：

ii.过程 1 的离子方程式是__________。

iii.Ca(ClO)₂也可用于脱硫，且脱硫效果比 NaClO 更好，原因是__________。

②电化学脱硫法。某种电化学脱硫法装置如下图所示，不仅可脱除烟气中的SO₂还可以制得 H₂SO₄。

i.在阴极放电的物质是______。

ii.在阳极生成 SO₃的电极反应式是______。

Answer

2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) △H=﹣1036.46kJ/mol ZnS(s) +Cu2+ (aq) Zn2+(aq)+CuS ClO-+SO2+2OH- ===Cl-+SO42-+H2O Ni2O3+ClO- ===2NiO2 +Cl- Ca2+与SO42-结合生成微溶的CaSO4有利于反应的进行 O2 SO2 - 2e- +SO42-= 2SO3

【解析】（1）自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成 CuSO4溶液，向地下深层渗透遇到难溶的ZnS，慢慢转变为铜蓝（CuS）， ZnS 转变为 CuS 的化学方程式为ZnS(s) +Cu2+ (aq) Zn2+(aq)+CuS。

（2） 已知：①2H2S(g)+O2(g) =2S(g) +2H2O(g) △H=﹣442.38kJ/mol；②S(g)+O2(g)=SO2(g) △ H=﹣297.04kJ/mol。根据盖斯定律，由①+②2可得2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)，故△H=(﹣442.38kJ/mol)+(﹣297.04kJ/mol)2=﹣1036.46kJ/mol，所以，H2S(g)与O2(g)反应产生SO2(g)和 H2O(g)的热化学方程式是2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) △H=﹣1036.46kJ/mol。

（3）①NaClO 碱性溶液吸收法。工业上可用 NaClO 碱性溶液吸收SO2. NaClO 碱性具有强氧化性，可以把SO2氧化为SO42-。i.反应离子方程式是ClO-+SO2+2OH- ===Cl-+SO42-+H2O。由催化过程的示意图可知，过程1中， Ni2O3与ClO- 反应生成具有强氧化性的NiO2 ，过程2中，NiO2与ClO-反应生成具有强氧化性的O原子。ii.过程 1 的离子方程式是Ni2O3+ClO- ===2NiO2 +Cl-。iii.Ca(ClO)2也可用于脱硫，且脱硫效果比 NaClO 更好，原因是Ca2+与SO42-结合生成微溶的CaSO4有利于反应的进行。

②由电化学脱硫法装置示意图可知，该装置为电解池，烟气经催化氧化后，部分二氧化硫被氧化为三氧化硫，所得气体通入该装置，在阴极上，氧气得到电子被还原为硫酸根离子，电极反应式为O2+4e- + 2SO3= 2SO42-；在阳极上，二氧化硫失去电子被氧化为三氧化硫，电极反应式为2SO2 - 4e- +2SO42-= 4SO3，三氧化硫经氮气导出与水反应生成硫酸，这样，不仅可脱除烟气中的SO2还可以制得 H2SO4。i.在阴极放电的物质是O2。ii.在阳极生成 SO3的电极反应式是SO2 - 2e- +SO42-= 2SO3。