Question

【题目】工业上常采取以下方法除去H2S和SO2以减少有害气体的排放。完成下列填空：

I．H2S的除去

用Fe2(SO4)3溶液吸收H2S生成FeSO4。FeSO4被O2氧化使Fe2(SO4)3再生，其原理为：□FeSO4+□O2+□H2SO4□Fe2(SO4)3+□ 。

（1）硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍。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__。

（2）补全、配平Fe2(SO4)3再生的化学方程式，并标出电子转移的数目和方向。______。

（3）在一定条件下，也可以用H2O2氧化H2S，其氧化产物随参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化而不同，当n(H2O2)/n(H2S)=4时，氧化产物的化学式为__。

II．SO2的除去

用NaOH溶液吸收SO2，并用CaO使NaOH再生：NaOH溶液Na2SO3溶液

（4）写出过程①的离子方程式：___。

（5）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____。

（6）也可用氨水除去SO2。某废气含0.2%SO2和10%SO2（体积含量，其余为N2），一定条件下，该废气以5m3/h的速率通过催化剂与速率为20L/h的NH3混合，再喷水，得到(NH4)2SO4晶体（气体体积均已折算为标准状况）。通过计算说明NH3速率控制在20L/h的原因。________。

Answer 1

【答案】30℃、pH=2 催化剂活性下降或催化剂在30℃时活性最大 H2SO4 2OH-+SO2=SO32-+H2O SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成 废气每小时排放SO2为：1000L/m3×5m3/h×0.2%=10L/h，氨气与SO2气体的速度比值符合2：1，两者完全转化为(NH4)2SO4

【解析】

(1)用Fe2(SO4)3吸收H2S，硫化氢具有还原性，硫酸铁具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成单质硫，反应的离子方程式为：2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+，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；催化剂活性下降或催化剂在30℃时活性最大；

(2)此反应中氧气是氧化剂，每个氧分子得4e，Fe2+被氧化为Fe3+，根据电子守恒、原子守恒可知发生反应的化学方程式为，并用单线桥分析为，

故答案为：；

(3)当=4时，结合氧化还原反应电子守恒，4H2O28H2O8e，电子守恒得到H2S变化为+6价化合物，H2SH2SO48e，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，

故答案为：2OH+SO2=SO32+H2O；

(5)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：SO32与Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成；

(6)废气中每小时排放SO2为：1000L/m3×5m3/h×0.2%=10L/h，氨气与SO2气体的速度比值为：v(NH3):v(SO2)=2:1时NH3与SO2完全转化为(NH4)2SO4，即需要将NH3速率控制在20L/h，

故答案为：废气每小时排放SO2为：1000L/m3×5m3/h×0.2%=10L/h，氨气与SO2气体的速率比值符合2:1，两者完全转化为(NH4)2SO4。