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18.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(SO43═S↓+2FeSO4+H2SO4
4FeSO4+O2+2H2SO4$\frac{\underline{\;硫杆菌\;}}{\;}$2Fe2(SO43+2H2O
(1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,该菌的作用是降低反应活化能.
(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为30℃、pH=2.0.若反应温度过高,反应速率下降,其原因是蛋白质变性(或硫杆菌失去活性).

方法2:在一定条件下,用H2O2氧化H2S
(3)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H2SO4
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$?_{②CaO}^{①SO_{2}}$Na2SO3溶液
(4)写出过程①的离子方程式:2OH-+SO2=SO32-+H2O;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SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成.
方法2:用氨水除去SO2
(5)已知25℃,NH3•H2O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2.0mol•L-1,溶液中的c(OH-)=6.0×10-3mol•L-1.将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7 mol•L-1时,溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=0.62.

分析 (1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,说明硫杆菌做反应的催化剂加快反应速率;
(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,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;
(3)当n(H2O2)/n(H2S)=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;
(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;过程②NaOH再生是平衡CaO(s)+H2O (l)═Ca(OH)2(s)?Ca2+(aq)+2OH-(aq)正向进行;氢氧根离子浓度增大;
(5)NH3•H2O的Kb=1.8×10-5,若氨水的浓度为2.0mol•L-1,可结合Kb=$\frac{c(N{{H}_{4}}^{+})c(O{H}^{-})}{c(N{H}_{3}•{H}_{2}O)}$计算c(OH-),H2SO3的Ka2=6.2×10-8,结合Ka2=$\frac{c(S{{O}_{3}}^{2-})c({H}^{+})}{c(HS{{O}_{3}}^{-})}$计算c(SO32-)/c(HSO3-).

解答 解:(1)4FeSO4+O2+2H2SO4$\frac{\underline{\;硫杆菌\;}}{\;}$2Fe2(SO43+2H2O,硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,该菌的作用是做催化剂降低反应的活化能,
故答案为:降低反应活化能(或作催化剂);
(2)从图象中分析可知,使用硫杆菌的最佳条件是亚铁离子氧化速率最大时,需要的温度和溶液PH分别为:30℃、pH=2.0,反应温度过高,反应速率下降是因为升温使蛋白质发生变性,催化剂失去生理活性,
故答案为:30℃、pH=2.0; 蛋白质变性(或硫杆菌失去活性);
(3)当$\frac{n({H}_{2}{O}_{2})}{n({H}_{2}S)}$=4时,结合氧化还原反应电子守恒,4H2O2~4H2O~8e-,电子守恒得到H2S变化为+6价化合物,H2S~H2SO4~8e-,氧化产物的分子式为H2SO4
故答案为:H2SO4
(4)过程①是二氧化硫和氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水,反应的离子方程式为:2OH-+SO2=SO32-+H2O,过程②加入CaO,存在CaO(s)+H2O (l)═Ca(OH)2(s)?Ca2+(aq)+2OH-(aq),因SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成,
故答案为:2OH-+SO2=SO32-+H2O;SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成;
(5)NH3•H2O的Kb=1.8×10-5,若氨水的浓度为2.0mol•L-1,由Kb=$\frac{c(N{{H}_{4}}^{+})c(O{H}^{-})}{c(N{H}_{3}•{H}_{2}O)}$可知c(OH-)=$\sqrt{1.8×1{0}^{-5}×2}$mol/L=6.0×10-3mol/L,
当c(OH-)降至1.0×10-7 mol•L-1时,c(H+)=1.0×10-7 mol•L-1,H2SO3的Ka2=6.2×10-8,由Ka2=$\frac{c(S{{O}_{3}}^{2-})c({H}^{+})}{c(HS{{O}_{3}}^{-})}$可知c(SO32-)/c(HSO3-)=$\frac{6.2×1{0}^{-8}}{1×1{0}^{-7}}$=0.62,
故答案为:6.0×10-3;0.62.

点评 本题考查较为综合,涉及弱电解质的电离以及二氧化硫的污染和治理,为高考常见题型和高频考点,侧重考查学生的分析能力和计算能力,注意把握题给信息的分析,掌握电离平衡常数的运用,难度中等.

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相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.下列由实验得出的结论正确的是(  )
 实验结论
A.将乙烯通入溴的四氯化碳溶液,溶液最终变为无色透明生成的1,2-二溴乙烷无色、可溶于四氯化碳
B.乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性
C.用乙酸浸泡水壶中的水垢,可将其清除乙酸的酸性小于碳酸的酸性
D.甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红生成的氯甲烷具有酸性
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

15.绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途.某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究.回答下列问题:
(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化.再向试管中通入空气,溶液逐渐变红.由此可知:硫酸亚铁与KSCN不反应、硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁.
(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g.将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为 m2 g.按下图连接好装置进行实验.

①仪器B的名称是干燥管.
②将下列实验操作步骤正确排序dabcfe(填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3 g.
a.点燃酒精灯,加热b.熄灭酒精灯c.关闭K1和K2
d.打开K1和K2,缓缓通入N2 e.称量A     f.冷却至室温
③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=$\frac{76({m}_{2}{-}_{\;}{m}_{3})}{9({m}_{3}-{m}_{1})}$(列式表示).若实验时按a、d次序操作,则使x偏小(填“偏大”“偏小”或“无影响”).
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热.实验后反应管中残留固体为红色粉末.

①C、D中的溶液依次为c、a(填标号).C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为产生白色沉淀、品红褪色.
a.品红  b.NaOH  c.BaCl2 d.Ba(NO32 e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式2FeSO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+SO3↑.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备.回答下列问题:
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:
①C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)△H1
已知:②C4H10(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)△H2=-119kJ•mol-1
③H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(g)△H3 =-242kJ•mol-1
反应①的△H1为+123 kJ•mol-1.图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x小于0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是AD(填标号).
A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强

(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等.图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系.图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是原料中过量H2会使反应①平衡逆向移动,所以丁烯产率下降.
(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物.丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是升高温度时,反应速率加快,单位时间内产生丁烯更多、590℃前升高温度,反应①平衡正向移动;590℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是高温则有更多的丁烷裂解生成副产物导致产率降低.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.化合物H是一种有机光电材料中间体.实验室由芳香化合物A制备H的一种合成路线如下:

已知:①RCHO+CH3CHO$→_{△}^{NaOH/H_{2}O}$RCH=CHCHO+H2O
+$\stackrel{催化剂}{→}$
回答下列问题:
(1)A的化学名称为为苯甲醛.
(2)由C生成D和E生成F的反应类型分别为加成反应、取代反应.
(3)E的结构简式为
(4)G为甲苯的同分异构体,由F生成H的化学方程式为
(5)芳香化合物X是F的同分异构体,X能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2,其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积比为6:2:1:1,写出2种符合要求的X的结构简式
(6)写出用环戊烷和2-丁炔为原料制备化合物的合成路线(其他试剂任选).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.下列指定反应的离子方程式正确的是(  )
A.钠与水反应:Na+2H2O═Na++2OH-+H2
B.电解饱和食盐水获取烧碱和氯气:2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-
C.向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸:Ba2++OH-+H++SO42-═BaSO4↓+H2O
D.向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水:Ca2++HCO3-+OH-═CaCO3↓+H2O

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.可逆反应2A(g)→B(g)在一定条件下达平衡后,其他条件不变只把体积缩小一半,下列说法错误的是(  )
A.平衡正向移动B.B的浓度增大C.A的浓度减小D.逆反应速率加快

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.下列实验中,操作和现象以及对应结论都正确且现象与结论具有因果关系的是(  )
选项操作和现象结论
A.滴有酚酞的Na2CO3溶液中加入BaCl2溶液,红色变浅Na2CO3溶液中存在水解平衡
B.向电石中加入饱和食盐水制乙炔,并将产生的气体直接填入酸性高锰酸钾溶液中,溶液紫红色褪去记明乙炔能被酸性高锰酸钾氧化
C.常温下,测得饱和Na2S溶液的PH大于饱和Na2CO3溶液常温下水解程度:S2->CO32-
D.向分液漏斗中加入碘水后再加入CCl4,充分振荡,分层,且上层溶液至紫色CC14可作为碘的萃取剂
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.W、R、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素.Y原子半径在短周期主族元素中最大.W与Y同主族,X与Z同主族.R原子最外层电子数比内层电子数多3,W、Y原子的电子数总和与X、Z原子的电子数总和之比为1:2.下列说法正确的是(  )
A.原子半径:r(X)>r(R)>r(W)
B.X与Y只能形成一种化合物
C.X的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱
D.由W、R、X三种元素组成的化合物可以是酸、碱或盐

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