電化學原理被廣泛應用于生產、生活的許多方面，利用電解法脫除煤中的含硫物質（主要是FeS2）的原理如圖1所示。
（1）陰極石墨棒上有無色氣體產生，該氣體是 H2H2。
（2）陽極的電極反應式為 Fe2+-e?═Fe3+Fe2+-e?═Fe3+。
（3）補全脫硫反應方程式：FeS2+14Fe3+14Fe3++8H2O8H2O═SO42?+15Fe2+15Fe2++16H+16H+。
（4）相同反應時間，FeCl3對脫硫率的影響如圖2所示。
①電解脫硫過程中，FeCl3的作用是催化劑，結合簡單碰撞理論說明使用FeCl3能加快反應速率的原因 催化劑能改變反應歷程，降低FeS2直接在電極放電反應的活化能，增大單位體積內反應物分子中活化分子的數目，單位時間內有效碰撞次數增加，反應速率增大催化劑能改變反應歷程，降低FeS2直接在電極放電反應的活化能，增大單位體積內反應物分子中活化分子的數目，單位時間內有效碰撞次數增加，反應速率增大。
②FeCl3的質量分數大于1.5%時，脫硫率隨FeCl3濃度的增大而下降，解釋原因 隨著FeCl3濃度的增大，可能發(fā)生Fe3+在陰極放電或者Cl?在陽極放電等副反應，導致與FeS2反應的Fe3+濃度減小，脫硫率降低；或隨著FeCl3濃度的增大，平衡Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+正向移動，產生更多Fe（OH）3 膠體，導致煤漿聚沉，脫硫率降低隨著FeCl3濃度的增大，可能發(fā)生Fe3+在陰極放電或者Cl?在陽極放電等副反應，導致與FeS2反應的Fe3+濃度減小，脫硫率降低；或隨著FeCl3濃度的增大，平衡Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+正向移動，產生更多Fe（OH）3 膠體，導致煤漿聚沉，脫硫率降低。
（5）研究發(fā)現，電解時若電壓過高，陽極有副反應發(fā)生，造成電解效率降低。電解效率η的定義：η（B）=n（生成B所用的電子）n（通過電極的電子）×100%。某電壓下電解100mL煤漿-FeCl3-H2SO4混合液，煤漿中除FeS2外不含其它含硫物質，混合液中H2SO4濃度為0.01mol?L-1，FeCl3的質量分數為1.5%。當陰極收集到224mL（標準狀況）氣體時（陰極無副反應發(fā)生），測得溶液中c（SO42-）=0.02mol?L-1，η（SO42-）=35%35%（忽略電解前后溶液的體積變化）。
（6）綜上，電解法脫硫的優(yōu)點有 脫硫速率快、Fe3+可循環(huán)利用，制取高純H2等脫硫速率快、Fe3+可循環(huán)利用，制取高純H2等（寫出兩點）。
η
（
B
）
=
n
（
生成
B
所用的電子
）
n
（
通過電極的電子
）
×
100
%
【考點】電解原理；原電池與電解池的綜合．
【答案】H2；Fe2+-e?═Fe3+；14Fe3+；8H2O；15Fe2+；16H+；催化劑能改變反應歷程，降低FeS2直接在電極放電反應的活化能，增大單位體積內反應物分子中活化分子的數目，單位時間內有效碰撞次數增加，反應速率增大；隨著FeCl3濃度的增大，可能發(fā)生Fe3+在陰極放電或者Cl?在陽極放電等副反應，導致與FeS2反應的Fe3+濃度減小，脫硫率降低；或隨著FeCl3濃度的增大，平衡Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+正向移動，產生更多Fe（OH）3 膠體，導致煤漿聚沉，脫硫率降低；35%；脫硫速率快、Fe3+可循環(huán)利用，制取高純H2等
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優(yōu)網所有，未經書面同意，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：71引用：3難度：0.5
相似題
-
1．鈰（Ce）是鑭系金屬元素?？諝馕廴疚颪O通常用含Ce4+的溶液吸收，生成HNO2、
，再利用電解法將上述吸收液中的HNO2轉化為無毒物質，同時生成Ce4+，其原理如圖所示。下列說法正確的是（ ?。?img alt src="https://img.jyeoo.net/quiz/images/svg/202410/176/89289c6f.png" style="vertical-align:middle" />NO-3發(fā)布：2025/1/6 7:30:5組卷：129難度：0.7 -
2．（NH4）2S2O8電化學循環(huán)氧化法可用于廢水中苯酚的降解，示意圖如圖。
（1）（NH4）2S2O8的電解法制備。
已知：電解效率η的定義為η（B）=×100%。n（生成B所用的電子）n（通過電極的電子）
①電極b是極。
②生成S2的電極反應式是O2-8。
③向陽極室和陰極室各加入100mL溶液。制備S2的同時，還在電極b表面收集到2.5×10-4mol氣體，氣體是O2-8。經測定η（S2）為80%，不考慮其他副反應，則制備的（NH4）2S2O8的物質的量濃度為O2-8mol/L。
（2）苯酚的降解
已知：?具有強氧化性，Fe2+性度較高時會導致SO-4?猝滅。S2SO-4可將苯酚氧化為CO2，但反應速率較慢。加入Fe2+可加快反應，過程為：O2-8
i.S2+Fe2+═O2-8+SO2-4?+Fe3+SO-4
ii.?將苯酚氧化SO-4
①?氧化苯酚的離子方程式是SO-4。
②將電解得到的含S2溶液稀釋后加入苯酚處理器，調節(jié)溶液總體積為1L，pH=1，測得在相同時間內，不同條件下苯酚的降解率如圖。O2-8
用等物質的量的鐵粉代替FeSO4，可明顯提高苯酚的降解率，主要原因是。
（3）苯酚殘留量的測定
已知：電解中轉移1mol電子所消耗的電量為F庫侖。
取處理后的水樣100mL，酸化后加入KBr溶液，通電。電解產生的Br2全部與苯酚反應，當苯酚完全反應時，消耗的電量為a庫侖，則樣品中苯酚的含量為g/L。（苯酚的摩爾質量：94g/mol）發(fā)布：2024/12/30 11:30:1組卷：139引用：2難度：0.4 -
3．如圖所示，某同學設計一個甲醚（CH3OCH3）燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。
（1）通入氧氣的電極為極，寫出負極電極反應式。
（2）鐵電極為極，石墨電極（C）的電極反應式為。
（3）反應一段時間后，乙裝置中生成NaOH主要在（填“鐵極”或“石墨極”）區(qū)。
（4）如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，丙裝置中陽極上電極反應式為，反應一段時間，硫酸銅溶液濃度將（填“增大”、“減小”或“不變”）發(fā)布：2025/1/3 8:0:1組卷：6引用：1難度：0.6