Question

16．硫化氫（H₂S）的轉化是資源利用和環境保護的重要研究課題．
（1）羰基硫（COS）可作糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害．H₂S和CO混合加熱可制得羰基硫，反應方程式為：CO（g）+H₂S（g）?COS（g）+H₂（g）
①羰基硫的電子式為其含有的共價鍵類型是極性共價鍵．
②下列能說明碳與硫兩元素非金屬性相對強弱的是ac．
a．相同條件下水溶液的pH：NaHCO₃＞NaHSO₄        
b．酸性：H₂SO₃＞H₂CO₃
c．S與H₂的化合比C與H₂的化合更容易
（2）H₂S具有還原性，在酸性條件下，能與KMnO₄反應生成S、MnSO₄、K₂SO₄和H₂O，寫出該反應的化學方程式5H₂S+2KMnO₄+3H₂SO₄=5S↓+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O．
（3）H₂S氣體溶于水形成的氫硫酸是一種二元弱酸，25℃時，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中，通入HCl氣體或加入NaOH固體以調節溶液pH，溶液pH與c（S^2-）關系如圖1所示（忽略溶液體積的變化、H₂S的揮發）．

①pH=13時，溶液中的c（H₂S）+c（HS^-）=0.043mol•L^-1．
②某溶液含0.020mol•L^-1Mn²⁺、0.10mol•L^-1H₂S，當溶液pH=5時，Mn²⁺開始沉淀．[已知：K_sp（MnS）=2.8×10^-13]．
（4）H₂S的廢氣可用燒堿溶液吸收，將燒堿吸收H₂S后的溶液加入到如圖2所示的電解池的陽極區進行電解．電解過程中陽極區發生如下反應：S^2--2e^-═S↓            （n-1）S+S^2-?S2-n
①寫出電解時陰極的電極反應式：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-）．
②電解后陽極區的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質，其離子方程式可寫成：S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑．

Answer 1

分析 （1）①根據羰基硫分子結構和CO₂相似，羰基硫分子中所有原子的最外層都滿足8電子結構判斷其電子式；
②利用氫化物穩定性、最高價氧化物水化物酸性及得電子能力比較非金屬性；
（2）由反應物、生成物及電子守恒書寫化學反應；
（3）①pH=13時，c（S^2-）=5.7×10^-2mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根據硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1；
②當Qc=K_sp（MnS）時開始沉淀，由此求出硫離子的濃度，結合圖象得出此時的pH；
（4）由圖可知，右側H得到電子生成氫氣，則右側為陰極，陽極上S_n^2-和氫離子反應生成S單質，S元素失電子發生氧化反應，同時S元素得電子生成H₂S．

解答 解：（1）①羰基硫中分子中所有原子的最外層都滿足8電子結構，碳原子能形成4個共價鍵，硫原子能形成2個共價鍵，氧原子能形成2個共價鍵，所以其電子式為，只含極性共價鍵，
故答案為：；極性；
②a．相同條件下水溶液的pH：NaHCO₃＞NaHSO₄，可知硫酸酸性大于碳酸，則非金屬性S＞C，故選；
b．亞硫酸不是最高價含氧酸，則酸性：H₂SO₃＞H₂CO₃，不能比較非金屬性，故不選；
c．S與H₂的化合比C與H₂的化合更容易，則非金屬性S＞C，故選；
故答案為：ac；
（2）H₂S具有還原性，在酸性條件下，能與KMnO₄反應生成S、MnSO₄、K₂SO₄和H₂O，該反應的化學方程式為5H₂S+2KMnO₄+3H₂SO₄=5S↓+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O，
故答案為：5H₂S+2KMnO₄+3H₂SO₄=5S↓+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O；
（3）①根據溶液pH與c（S^2-）關系圖pH=13時，c（S^2-）=5.7×10^-2mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根據硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1，所以c（H₂S）+c（HS^-）=0.1-5.7×10^-2=0.043mol/L，
故答案為：0.043；
②當Qc=K_sp（MnS）時開始沉淀，所以c（S^2-）=$\frac{Ksp（MnS）}{c（M{n}^{2+}）}$=$\frac{2.8×1{0}^{-13}}{0.020}$mol/L=1.4×10^-11mol/L，結合圖象得出此時的pH=5，所以pH=5時錳離子開始沉淀，
故答案為：5；
（4）①陽極上硫離子放電，電極反應式為S^2--2e^-═S，陰極上氫離子放電生成氫氣，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-）；
②電解后陽極區離子為S_n^2-，酸性條件下，S_n^2-和氫離子反應生成S單質，S元素失電子發生氧化反應生成S單質，同時S元素得電子生成H₂S，反應方程式為S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑，故答案為：S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑．

點評 本題考查較綜合，涉及化學鍵、非金屬性比較、氧化還原反應、離子濃度大小比較急電化學等，綜合性較強，注重化學反應原理的考查，把握相關反應原理為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，題目難度不大．