Question

H₂S（常温下，氢硫酸的K_a1=5.7×10^-8，K_a2=1.2×10^-15）广泛存在于天然气、合成氨原料气、炼厂气等，生产中需脱硫处理。回答下列问题

（1）著名的 Vanviel反应为2nH₂S+nCO₂  （CH₂O）_n+nH₂O+2nS↓，该反应能量转化形式是________。

（2）脱除天然气中H₂S的工艺流程如下

①常温下，“碱液吸收塔”中反应HS^-+OH^- S^2-+H₂O的平衡常数K=________。

②“ THIOPAO”反应器中，在脱氮硫杆菌的作用下，HS^-氧化为S的离子方程式为________。

（3）铜（Ⅱ）沉淀及铜（Ⅱ）湿式氧化脱除硫化氢并可回收硫磺，主要步骤如下

（a）吸收H₂S

（b）生成CuS沉淀

（c）CuCl₂氧化CuS生成单质S和CuCl₂^-

（d）通O₂再生

①常温下，沉淀反应之一：HS^-+Cu²⁺ CuS+H⁺的平衡常数K= ________（已知常温下，K_SP（CuS）=4×10^-35）。

②CuCl₂氧化CuS的离子方程式为 ________。

③通O₂再生时的离子方程式为________ 。

Answer

光能转化为化学能 0.12 H2O+5HS-+2NO3- 5S↓+N2↑+7OH- 3×1019 Cu2++4Cl-+CuS=S+2CuCl2- 4CuCl2-+O2+4H+=4Cu2++2H2O+8Cl-

【解析】

(1)结合反应需要光照的条件进行分析；

(2)①根据反应平衡常数的表达式，结合Kw进行计算；

②根据图示信息确定反应物和生成物，结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写反应的离子方程式；

(3)①结合平衡常数的表达式进行计算；

②CuCl2将CuS氧化，则生成S，同时Cu被还原为+1价，据此写出反应的离子方程式；

③O2具有氧化性，能将CuCl2-氧化成Cu2+， 据此写出反应的离子方程式。

(1)反应过程中需要光照条件，涉及光能，因此反应能量转化形式为光能转化为化学能；

(2)①该反应的平衡常数 ， 又Kw=c(H+)×c(OH-)，H2S的第二步电离平衡常数 ， 因此该反应的平衡常数；

②由图可知，HS-氧化为S的过程中，NO3-参与反应，且生成了N2， 反应过程中S由－2价变为0，得到2个电子，N由＋5价变为0价， 失去10个电子，根据得失电子守恒可得HS－和S的系数为5，NO3－的系数为2，N2的系数为1；结合电荷守恒可得，生成OH－的系数为7；结合氢原子守恒可得参与反应的H2O的系数为1；因此可得该反应的离子方程式为：H2O＋5HS－＋2NO3－5S↓＋N2↑＋7OH－；

(3)①该反应的平衡常数 ， 而CuS的溶度积Ksp(CuS)=c(Cu2+)×c(S2-)，H2S的第二步电离平衡常数 ， 因此该反应的平衡常数；

②CuCl2将CuS氧化，则生成S，同时Cu被还原为+1价，形成CuCl2-， 该反应的离子方程式为：Cu2＋＋4Cl－＋CuS=S＋2CuCl2－；

③O2具有氧化性，能将CuCl2-氧化成Cu2+， 该反应的离子方程式为：4CuCl2－+O2+4H＋=4Cu2＋+2H2O+8Cl-