题目内容
【题目】(14分)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列方法中的问题.
Ⅰ.H2S的除去
方法1:生物脱H2S的原理为:
H2S+Fe2(SO4)3═S↓+2FeSO4+H2SO4
4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O
(1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,该菌的作用是 .
(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为 . 若反应温度过高,反应速率下降,其原因是 .
(3)方法2:在一定条件下,用H2O2氧化H2S
随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同.当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的分子式为 .
(4)Ⅱ.SO2的除去
方法1(双碱法):用NaOH吸收SO2 , 并用CaO使NaOH再生
NaOH溶液 Na2SO3溶液
写出过程①的离子方程式:;CaO在水中存在如下转化:
CaO(s)+H2O (l)═Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH﹣(aq)
从平衡移动的角度,简述过程②NaOH再生的原理 .
(5)方法2:用氨水除去SO2
已知25℃,NH3H2O的Kb=1.8×10﹣5 , H2SO3的Ka1=1.3×10﹣2 , Ka2=6.2×10﹣8 . 若氨水的浓度为2.0molL﹣1 , 溶液中的c(OH﹣)=molL﹣1 . 将SO2通入该氨水中,当c(OH﹣)降至1.0×10﹣7 molL﹣1时,溶液中的c(SO32﹣)/c(HSO3﹣)= .
【答案】
(1)降低反应活化能
(2)30℃、pH=2.0;蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)
(3)H2SO4
(4)2OH﹣+SO2=SO32﹣+H2O;SO32﹣与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成
(5)6.0×10﹣3;0.62
【解析】解:(1)4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O,硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,该菌的作用是做催化剂降低反应的活化能,
所以答案是:降低反应活化能(或作催化剂);(2)从图象中分析可知,使用硫杆菌的最佳条件是亚铁离子氧化速率最大时,需要的温度和溶液pH分别为:30℃、pH=2.0,反应温度过高,反应速率下降是因为升温使蛋白质发生变性,催化剂失去生理活性,
所以答案是:30℃、pH=2.0; 蛋白质变性(或硫杆菌失去活性);(3)当 =4时,结合氧化还原反应电子守恒,4H2O2~4H2O~8e﹣ , 电子守恒得到H2S变化为+6价化合物,H2S~H2SO4~8e﹣ , 氧化产物的分子式为H2SO4 ,
所以答案是:H2SO4 ;(4)过程①是二氧化硫和氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水,反应的离子方程式为:2OH﹣+SO2=SO32﹣+H2O,过程②加入CaO,存在CaO(s)+H2O (l)═Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH﹣(aq),因SO32﹣与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成,
所以答案是:2OH﹣+SO2=SO32﹣+H2O;SO32﹣与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成;(5)NH3H2O的Kb=1.8×10﹣5 , 若氨水的浓度为2.0molL﹣1 , 由Kb= 可知c(OH﹣)=
mol/L=6.0×10﹣3mol/L,
当c(OH﹣)降至1.0×10﹣7 molL﹣1时,c(H+)=1.0×10﹣7 molL﹣1 , H2SO3的Ka2=6.2×10﹣8 , 由Ka2= 可知c(SO32﹣)/c(HSO3﹣)=
=0.62,
所以答案是:6.0×10﹣3;0.62.
【考点精析】掌握弱电解质在水溶液中的电离平衡和二氧化硫的污染及治理是解答本题的根本,需要知道当弱电解质分子离解成离子的速率等于结合成分子的速率时,弱电解质的电离就处于电离平衡状态;电离平衡是化学平衡的一种,同样具有化学平衡的特征.条件改变时平衡移动的规律符合勒沙特列原理;SO2是污染大气的主要有害物质之一,直接危害是引起呼吸道疾病;形成酸雨pH<5、6,破坏农作物、森林、草原、使土壤酸性增强等等;含SO2的工业废气必须经过净化处理才能排放到空气中.

【题目】某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+ , 发现和探究过程如下.
向硝酸酸化的0.05molL﹣1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色.
(1)检验产物
①取少量黑色固体,洗涤后,(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag.
②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有 .
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+ , 乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+ , 乙依据的原理是(用离子方程式表示).针对两种观点继续实验:
①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测.同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号 | 取样时间/min | 现象 |
ⅰ | 3 | 产生大量白色沉淀;溶液呈红色 |
ⅱ | 30 | 产生白色沉淀;较3min时量小;溶液红色较3min时加深 |
ⅲ | 120 | 产生白色沉淀;较30min时量小;溶液红色较3 0min时变浅 |
(资料:Ag+与SCN﹣生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3+产生的原因作出如下假设:
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;
假设b:空气中存在O2 , 由于(用离子方程式表示),可产生Fe3+;
假设c:酸性溶液中NO3﹣具有氧化性,可产生Fe3+;
假设d:根据现象,判断溶液中存在Ag+ , 可产生Fe3+ .
③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因.实验Ⅱ可证实假设d成立.
实验Ⅰ:向硝酸酸化的溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3min时溶液呈浅红色,30min后溶液几乎无色.
实验Ⅱ:装置如图.其中甲溶液是 , 操作现象是 .
(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因: .