电化学原理被广泛应用于生产、生活的许多方面，利用电解法脱除煤中的含硫物质（主要是FeS2）的原理如图1所示。
（1）阴极石墨棒上有无色气体产生，该气体是 H2H2。
（2）阳极的电极反应式为 Fe2+-e−═Fe3+Fe2+-e−═Fe3+。
（3）补全脱硫反应方程式：FeS2+14Fe3+14Fe3++8H2O8H2O═SO42−+15Fe2+15Fe2++16H+16H+。
（4）相同反应时间，FeCl3对脱硫率的影响如图2所示。
①电解脱硫过程中，FeCl3的作用是催化剂，结合简单碰撞理论说明使用FeCl3能加快反应速率的原因 催化剂能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增加，反应速率增大催化剂能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增加，反应速率增大。
②FeCl3的质量分数大于1.5%时，脱硫率随FeCl3浓度的增大而下降，解释原因 随着FeCl3浓度的增大，可能发生Fe3+在阴极放电或者Cl−在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3+浓度减小，脱硫率降低；或随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+正向移动，产生更多Fe（OH）3 胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低随着FeCl3浓度的增大，可能发生Fe3+在阴极放电或者Cl−在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3+浓度减小，脱硫率降低；或随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+正向移动，产生更多Fe（OH）3 胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低。
（5）研究发现，电解时若电压过高，阳极有副反应发生，造成电解效率降低。电解效率η的定义：η（B）=n（生成B所用的电子）n（通过电极的电子）×100%。某电压下电解100mL煤浆-FeCl3-H2SO4混合液，煤浆中除FeS2外不含其它含硫物质，混合液中H2SO4浓度为0.01mol•L-1，FeCl3的质量分数为1.5%。当阴极收集到224mL（标准状况）气体时（阴极无副反应发生），测得溶液中c（SO42-）=0.02mol•L-1，η（SO42-）=35%35%（忽略电解前后溶液的体积变化）。
（6）综上，电解法脱硫的优点有 脱硫速率快、Fe3+可循环利用，制取高纯H2等脱硫速率快、Fe3+可循环利用，制取高纯H2等（写出两点）。
η
（
B
）
=
n
（
生成
B
所用的电子
）
n
（
通过电极的电子
）
×
100
%
【考点】电解原理；原电池与电解池的综合．
【答案】H2；Fe2+-e−═Fe3+；14Fe3+；8H2O；15Fe2+；16H+；催化剂能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增加，反应速率增大；随着FeCl3浓度的增大，可能发生Fe3+在阴极放电或者Cl−在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3+浓度减小，脱硫率降低；或随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+正向移动，产生更多Fe（OH）3 胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低；35%；脱硫速率快、Fe3+可循环利用，制取高纯H2等
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：73引用：3难度：0.5
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发布：2025/1/6 7:30:5组卷：129引用：7难度：0.7 -
2．（NH4）2S2O8电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解，示意图如图。
（1）（NH4）2S2O8的电解法制备。
已知：电解效率η的定义为η（B）=×100%。n（生成B所用的电子）n（通过电极的电子）
①电极b是极。
②生成S2的电极反应式是O2-8。
③向阳极室和阴极室各加入100mL溶液。制备S2的同时，还在电极b表面收集到2.5×10-4mol气体，气体是O2-8。经测定η（S2）为80%，不考虑其他副反应，则制备的（NH4）2S2O8的物质的量浓度为O2-8mol/L。
（2）苯酚的降解
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i.S2+Fe2+═O2-8+SO2-4•+Fe3+SO-4
ii.•将苯酚氧化SO-4
①•氧化苯酚的离子方程式是SO-4。
②将电解得到的含S2溶液稀释后加入苯酚处理器，调节溶液总体积为1L，pH=1，测得在相同时间内，不同条件下苯酚的降解率如图。O2-8
用等物质的量的铁粉代替FeSO4，可明显提高苯酚的降解率，主要原因是。
（3）苯酚残留量的测定
已知：电解中转移1mol电子所消耗的电量为F库仑。
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