Question

【題目】近年來(lái)，利用SRB(硫酸鹽還原菌)治理廢水中的有機(jī)物、SO42-及重金屬污染取得了新的進(jìn)展。

（1）下圖表示H2CO3和H2S在水溶液中各種微粒物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的變化曲線(xiàn)。某地下水樣pH=8.5，在SRB的作用下，廢水中的有機(jī)物(主要為CH3COO─)將SO42-還原為-2價(jià)硫的化合物，請(qǐng)用離子方程式表示該過(guò)程中的化學(xué)變化：_______________。

（2）SRB除去廢水中有機(jī)物的同時(shí)，生成的H2S還能用于構(gòu)造微生物電池，某pH下該微生物燃料電池的工作原理如下圖所示。

①寫(xiě)出電池正極的電極反應(yīng)：________________。

②負(fù)極室的pH隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生的變化：__________(“減小”或“增大”)，結(jié)合電極反應(yīng)解釋pH變化的原因：__________。

（3）SRB可用于處理廢水中含重金屬銻(Sb)的離子。

①通過(guò)兩步反應(yīng)將Sb(OH)6－轉(zhuǎn)化為Sb2S3除去，轉(zhuǎn)化過(guò)程中有單質(zhì)生成。完成第一步反應(yīng)的離子方程式。

第一步： Sb(OH)6－+ H2S ===1 + 1 ↓+ H2O，_______________________

第二步：3H2S +2SbO2－+2H+ ===Sb2S3↓ +4H2O

②某小組模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)配制amL含Sb元素b mg·L-1 的廢水，需稱(chēng)取________gKSb(OH)6(相對(duì)分子質(zhì)量為263)。提示：列出計(jì)算式即可。

Answer 1

【答案】SO42- + CH3COO- = HS-+2HCO3- O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 減少 負(fù)極電極反應(yīng)方程式H2S + 4H2O - 8e-=SO42- + 10H+，負(fù)極毎反應(yīng)生成1 mol SO42-時(shí)，生成10 mol H+，同時(shí)有8mol H+通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入正極室，負(fù)極pH減小 1Sb(OH)6－ +1H2S =1SbO2－+1S↓+4H2O

【解析】

(1)根據(jù)圖示，在pH=8.5，SRB的作用下，廢水中的有機(jī)物(主要為CH3COO-)與SO42-反應(yīng)為HS-和HCO3-；

(2)①通入氧氣的電極為原電池的正極，在酸性溶液中氧氣得到電子反應(yīng)生成水；

②根據(jù)圖示，硫化氫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸，結(jié)合正極反應(yīng)分析判斷；

(3)①結(jié)合第二步的方程式可知，反應(yīng)中Sb(OH) 6-轉(zhuǎn)化為SbO2-，Sb元素化合價(jià)+6價(jià)降低為+3價(jià)，則H2S中硫元素化合價(jià)-2價(jià)升高為0價(jià)，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平得到離子方程式；

②根據(jù)Sb元素守恒計(jì)算KSb(OH)6的質(zhì)量。

(1)某地下水樣pH=8.5，在SRB的作用下，廢水中的有機(jī)物(主要為CH3COO-)將SO42-還原為-2價(jià)硫的化合物，根據(jù)圖中變化曲線(xiàn)和pH分析，生成的物質(zhì)主要是HS-和HCO3-，反應(yīng)的離子方程式：SO42-+CH3COO-HS-+HCO3-，故答案為：SO42-+CH3COO-HS-+HCO3-；

(2)①通入氧氣的電極為原電池的正極，原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性溶液中氧氣得到電子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)為O2+4H++4e-=2H2O，故答案為：O2+4H++4e-=2H2O；

②SRB除去廢水中有機(jī)物的同時(shí)，生成的H2S還能用于構(gòu)造微生物電池，通入H2S的為原電池的負(fù)極，負(fù)極上硫化氫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸，溶液的pH減小，負(fù)極的電極反應(yīng)：H2S+4H2O-8e-=SO42-+10H+，每生成1mol硫酸根離子生成10mol氫離子，結(jié)合正極的電極反應(yīng)：O2+4H++4e-=2H2O可知，有8mol氫離子通過(guò)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，負(fù)極pH減小，故答案為：減��；負(fù)極電極反應(yīng)：H2S+4H2O-8e-=SO42-+10H+，每生成1mol硫酸根離子生成10mol氫離子，同時(shí)有8mol氫離子通過(guò)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，負(fù)極pH減小；

(3)①將Sb(OH)6－轉(zhuǎn)化為Sb2S3除去，轉(zhuǎn)化過(guò)程中有單質(zhì)生成，結(jié)合第二步的方程式可知，反應(yīng)中Sb(OH) 6-轉(zhuǎn)化為SbO2-，Sb元素化合價(jià)+6價(jià)降低為+3價(jià)，電子轉(zhuǎn)移3e-，則H2S中硫元素化合價(jià)-2價(jià)升高為0價(jià)，電子轉(zhuǎn)移2e-，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平得到離子方程式：Sb(OH) 6-+H2S═SbO2-+S↓+4H2O，故答案為：1Sb(OH)6－+1H2S =1SbO2－+1S↓+4H2O；

②某小組模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)配制a mL含Sb元素b mgL-1 的廢水，廢水中含有Sb元素的物質(zhì)的量=，依據(jù)Sb元素守恒，需稱(chēng)取KSb(OH)6的質(zhì)量=×263g/mol=g，故答案為：。