Question

1．工业上采用下列工艺流程将石油废气中的硫化氢转化为硫酸和氢气等产品以防止污染．

（1）反应器1中装有硫酸铁的酸性溶液．
①配制硫酸铁溶液时，需加入适量的硫酸，请用化学平衡移动原理解释原因Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入硫酸，增加c（H⁺），使平衡逆向移动，抑制Fe³⁺水解
②反应器1中发生反应的离子方程式是2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+2H⁺+S↓
（2）工业上用氨水和热空气吸收处理尾气中的二氧化硫以生产氮肥，该反应的化学方程式是4NH₃•H₂O+2SO₂+O₂═2（NH₄）₂SO₄+2H₂O（3）富玛克斯法治理硫化氢的方法和步骤如下：
a．用2%∽3%的Na₂CO₃溶液吸收含H₂S的废气：Na₂CO₃+H₂S═NaHC0₃+NaHS
b．向上述反应所得溶液中加入液体R-NO（R表示一种芳香烃基）与生成的某种酸式盐的水溶液反应生成硫、碱和RNHOH；
C．步骤b生成的碱在溶液中与另一种酸式盐反应生成正盐；
d．R-NHOH与空气中的氧气反应又得到R-NO
①写出上述b、d两步反应的化学方程式：
bNaHS+RNO+H₂O=S↓+NaOH+RNHOH
d2RNHOH+O₂=2RNO+2H₂O
②已知二元弱酸H₂S分步电离常数为：K₁=1.3×10^-7、K₂=7.1×10^-15，则0.1mol•L^-1NaHS溶液中，除水分子外的各种微粒浓度由大到小的顺序为：c（Na⁺）＞c（HS^-）＞c（OH^-）＞c（H₂S）＞c（H⁺）＞c（S^2-）
（4）上述两种治理方法的共同优点是吸收剂可循环使用．

Answer 1

分析 （1）①铁离子水解生成氢氧化铁变浑浊，配制硫酸铁溶液时，加入适量的硫酸，硫酸抑制铁离子的水解；
②根据Fe³⁺的氧化性与与H₂S的还原性判断二者之间的反应，以此书写反应的离子方程式；
（2）氨水呈碱性，可与酸性氧化物反应，二氧化硫具有还原性可被氧气氧化；
（3）①根据反应物、生成物和反应条件及质量守恒定律的两个原则，写出正确的化学方程式；
②NaHS的电离方程式为HS^-?H⁺+S^2-，水解方程式为HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，NaHS溶液呈碱性说明其水解大于电离，故c（OH^-）＞c（H₂S）＞c（H⁺）＞c（S^2-），由于水解是微弱的所以c（HS^-）＞c（S^2-），据此进行分析；
（4）两种方法中氯化铁和碳酸钠可以循环使用．

解答 解：（1）①因为铁离子会水解，生成氢氧化铁，Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；加入硫酸的目的是在溶液里面形成一种酸性条件，抑制氢氧化铁的生成，使得所配的溶液不会有沉淀，得到较纯净的硫酸铁溶液，
故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入硫酸，增加c（H⁺），使平衡逆向移动，抑制Fe³⁺水解；
②在酸性溶液中，具有氧化性的Fe³⁺与具有还原性的H₂S发生氧化还原反应，反应的离子方程式为2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+2H⁺+S↓，
故答案为：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+2H⁺+S↓；
（2）二氧化硫具有还原性，可被氧气氧化，氨水呈碱性，可与具有酸性的SO₃发生反应，用氨水和热空气吸收处理尾气中的二氧化硫，生成硫酸铵和水，反应为：4NH₃•H₂O+2SO₂+O₂═2（NH₄）₂SO₄+2H₂O，
故答案为：4NH₃•H₂O+2SO₂+O₂═2（NH₄）₂SO₄+2H₂O； 
（3）①b．由信息可知该反应的反应物为NaHS和RNO和H₂O，生成物为S和NaOH和RNHOH，化学方程式为NaHS+RNO+H₂O=S↓+NaOH+RNHOH；
d．RNHOH与空气中的氧发生反应又得到RNO，反应物为RNHOH和O₂，生成物为RNO和H₂O，化学方程式为2RNHOH+O₂=2RNO+2H₂O，
故答案为：NaHS+RNO+H₂O=S↓+NaOH+RNHOH；2RNHOH+O₂=2RNO+2H₂O；
②NaHS的电离方程式为HS^-?H⁺+S^2-，水解方程式为HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，NaHS溶液呈碱性说明其水解大于电离，故c（OH^-）＞c（H₂S）＞c（H⁺）＞c（S^2-），由于水解是微弱的所以c（HS^-）＞c（S^2-），故微粒浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（HS^-）＞c（OH^-）＞c（H₂S）＞c（H⁺）＞c（S^2-），
故答案为：c（Na⁺）＞c（HS^-）＞c（OH^-）＞c（H₂S）＞c（H⁺）＞c（S^2-）；
（4）两种方法中氯化铁和碳酸钠可以循环使用，
故答案为：吸收剂可循环使用．

点评 本题考查含硫化合物的性质综合应用，侧重考查方程式书写、离子浓度大小的比较，题目难度中等．