Question

【題目】[2017天津卷]H2S和SO2會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康帶來(lái)極大的危害，工業(yè)上采取多種方法減少這些有害氣體的排放，回答下列方法中的問(wèn)題。

Ⅰ．H2S的除去

方法1：生物脫H2S的原理為：

H2S+Fe2(SO4)3 S↓+2FeSO4+H2SO4

4FeSO4+ O2+2H2SO42Fe2(SO4)3 +2H2O

（1）硫桿菌存在時(shí)，F(xiàn)eSO4被氧化的速率是無(wú)菌時(shí)的5×105倍，該菌的作用是______________。

（2）由圖3和圖4判斷使用硫桿菌的最佳條件為_(kāi)_____________。若反應(yīng)溫度過(guò)高，反應(yīng)速率下降，其原因是______________。

方法2：在一定條件下，用H2O2氧化H2S

（3）隨著參加反應(yīng)的n(H2O2)/n(H2S)變化，氧化產(chǎn)物不同。當(dāng)n(H2O2)/n(H2S)=4時(shí)，氧化產(chǎn)物的分子式為_(kāi)_________。

Ⅱ．SO2的除去

方法1（雙減法）：用NaOH吸收SO2，并用CaO使NaOH再生

NaOH溶液Na2SO3溶液

（4）寫(xiě)出過(guò)程①的離子方程式：____________________________；CaO在水中存在如下轉(zhuǎn)化：

CaO(s)+ H2O (l) Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH(aq)

從平衡移動(dòng)的角度，簡(jiǎn)述過(guò)程②NaOH再生的原理____________________________________。

方法2：用氨水除去SO2

（5）已知25℃，NH3·H2O的Kb=1.8×105，H2SO3的Ka1=1.3×102，Ka2=6.2×108。若氨水的濃度為2.0 mol·L1，溶液中的c(OH)=_________________ mol·L1。將SO2通入該氨水中，當(dāng)c(OH)降至1.0×107 mol·L1時(shí)，溶液中的c()/c()=___________________。

Answer 1

【答案】（1）降低反應(yīng)活化能（或作催化劑）

（2）30 ℃、pH=2.0 蛋白質(zhì)變性（或硫桿菌失去活性）

（3）H2SO4

（4）2OH+SO2+H2O

與Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移動(dòng)，有NaOH生成

（5）6.0×103 0.62

【解析】（1）根據(jù)硫桿菌存在時(shí)的反應(yīng)速率是無(wú)菌時(shí)的5×105倍可知，反應(yīng)速率顯著增大，則硫桿菌的作用是作催化劑，降低了反應(yīng)的活化能。

（2）根據(jù)圖3可知，溫度30℃左右時(shí)，氧化速率最大，根據(jù)圖4可知，pH=2.0時(shí)氧化速率最大，所以使用硫桿菌的最佳條件為30℃、pH=2.0；若反應(yīng)溫度過(guò)高，硫桿菌蛋白質(zhì)變性失去活性造成反應(yīng)速率下降。

（3）根據(jù)化合價(jià)升降，當(dāng)n(H2O2)/n(H2S)=4時(shí)，4 mol H2O2轉(zhuǎn)移8 mol電子，則1 mol H2S也轉(zhuǎn)移8 mol電子，化合價(jià)從2價(jià)升高到+6價(jià)，所以氧化產(chǎn)物為H2SO4。

（4）過(guò)程①是NaOH與SO2的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2OH+SO2+H2O；根據(jù)CaO在水中的轉(zhuǎn)化：CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH(aq)，過(guò)程②中Na2SO3加入CaO后，與Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移動(dòng)，有NaOH生成。

（5）根據(jù)NH3·H2O的Kb=1.8×105可知，=1.8×105，當(dāng)氨水的濃度為2.0 mol·L1時(shí)，溶液中的c(OH)= c()==6.0×103 mol·L1。

根據(jù)H2SO3的Ka2=6.2×108可知，=6.2×108，當(dāng)c(OH)降至1.0×107 mol·L1，則c(H+)=1.0×107 mol·L1，溶液中的c()/c()=0.62。