Question

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，回答下列各方法中的问题。

Ⅰ．H₂S的除去

方法1：生物脱H₂S的原理为：

H₂S+Fe₂(SO₄)₃S↓+2FeSO₄+H₂SO₄

4FeSO₄+O₂+2H₂SO₄2Fe₂(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3和图4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______________。

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__________。

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

（4）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____________________________________。

方法2：用氨水除去SO₂

（5）已知25℃，NH₃·H₂O的K_b=1.8×10⁻⁵，H₂SO₃的K_a1=1.3×10⁻²，K_a2=6.2×10⁻⁸。若氨水的浓度为2.0 mol·L^-1，溶液中的c(OH⁻)=_________________mol·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()/c()=___________________。

Answer

降低反应活化能（或作催化剂） 30 ℃、pH=2.0 蛋白质变性（或硫杆菌失去活性） H2SO4 2OH-+ SO2SO32-+H2O SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成 6.0×10-3 0.62

【解析】（1）根据硫杆菌存在时的反应速率是无菌时的5×105倍可知，反应速率显著增大，则硫杆菌的作用是作催化剂，降低了反应的活化能。

（2）根据图3可知，温度30℃左右时，氧化速率最大，根据图4可知，pH=2.0时氧化速率最大，所以使用硫杆菌的最佳条件为30℃、pH=2.0；若反应温度过高，硫杆菌蛋白质变性失去活性造成反应速率下降。

（3）根据化合价升降，当n(H2O2)/n(H2S)=4时，4mol H2O2转移8mol电子，则1mol H2S也转移8mol电子，化合价从-2价升高到+6价，所以氧化产物为H2SO4。

（4）过程①是NaOH与SO2的反应，反应的离子方程式为2OH-+ SO2SO32-+H2O；根据CaO在水中的转化：CaO(s)+ H2O (l) Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH−(aq)，过程②中Na2SO3加入CaO后，SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成。

（5）根据NH3·H2O的Kb=1.8×10−5可知， =1.8×10−5，当氨水的浓度为2.0 mol·L-1时，溶液中的c(OH−)= c(NH4+)==6.0×10-3 mol·L-1。

根据H2SO3的Ka2=6.2×10−8可知， =6.2×10−8，，当c(OH−)降至1.0×10−7 mol·L−1，溶液中的c(SO32-)/c(HSO3-)=0.62。