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【题目】硫化氢(H2S)是一种无色具有臭鸡蛋气味、能溶于水的高毒性的化合物,其广泛存在化石燃料加工的尾气中。为避免污染环境,可用活性炭材料进行脱硫,脱硫的方法有物理吸附法、化学吸附法和氧化法。

(1)物理吸附法:

物理吸附法是先将尾气缓缓通过活性炭,将H2S从尾气中转移到活性炭的微孔或表面,这是利用活性炭的___性。

(2)氧化法:

利用吸附在活性炭表面上的活性氧(O),将H2S氧化成S而除去,该反应的化学方程式是___

(3)化学吸附法:

①利用H2S能溶于水,形成硫化氢溶液,更易被活性炭吸附。若0.1molL-1H2SpH约为4,则H2S在水溶液中的电离方程式是___,被吸附的离子主要有___

②工业生产中用CuCl2溶液处理活性炭的工艺称为活性炭的改性,改性后的活性炭能提高化学吸附法中H2S的吸收量。

i.用不同浓度的CuCl2溶液改性后的活性炭对H2S吸附量的影响如图所示。随着CuCl2溶液浓度的升高,活性炭对硫化氢吸附量不再增加,原因是过多金属离子阻塞活性炭内部的微孔结构,导致活性炭的吸附能力下降。改性后的活性炭,能提高H2S吸附量的原因是___(用离子方程式表示)

ii.水膜处理对活性炭吸附H2S量也有影响。测定含水量不同时,活性炭对硫化氢吸附量的影响,实验结果如下表。

载水率(%)

0

5.32

10.23

15.33

20.19

吸附量(mg/g—活性炭)

19.62

21.52

32.42

31.28

30.78

注:载水率即单位质量的活性炭吸附水的质量。

活性炭载水率为10%以上时,吸附量降低,其可能的原因是___

(4)下列关于活性炭处理H2S尾气的说法正确的是___(选填字母序号)

a.化学吸附过程中存在着电离平衡的移动

b.活性炭改性时,CuCl2溶液的浓度越大,H2S的吸附量越大

c.其他条件相同时,低温、缓慢通入尾气更有利于H2S的物理吸附

d.适当提高活性炭的载水率,可提高H2S吸附量的原因是活性炭吸附离子比吸附分子能力更强

【答案】吸附 H2S+O=S↓+H2O H2SH++ HS-HS- H++ S2-(第二步电离可以不写) HSH Cu2++H2S=CuS↓+2H+ 当水分不断增加时,过多的水分子将活性炭表面的微孔结构阻塞,导致活性炭吸附能力下降,吸附量降低 acd

【解析】

活性炭有吸附性可以吸附硫化氢气体;活性氧可以和硫化氢发生氧化还原反应;H2S是二元弱酸,在水溶液中分两步电离;活性炭可以脱硫,脱去的是硫离子和硫氢根离子;随着CuCl2溶液浓度的升高,会将硫离子转化为硫化铜沉淀;载水量达到10%以上时,离子的浓度降低,吸附效果变差;活性炭处理H2S尾气时的物理方法和化学方法,从活性炭的吸附能力和硫化氢的变化分析。

(1)物理吸附法是先将尾气缓缓通过活性炭,将H2S从尾气中转移到活性炭的微孔或表面,这是利用活性炭的吸附性;

(2)吸附在活性炭表面上的活性氧(O),会和H2S反应生成S和水,化学反应方程式为:H2S+O=S↓+H2O

(3)①H2S是二元弱酸,在水溶液中的电离方程式是H2SH++ HS-HS- H++ S2-0.1molL-1H2SpH约为4,说明H2S在水溶液的电离程度很低,电离出来的HS很少,而S2更少,因此被吸附的主要的离子是HS以及溶液中的H

②改性后的活性炭,能提高H2S吸附量的原因是硫化氢与氯化铜发生反应,离子方程式为:Cu2++H2S=CuS↓+2H+

活性炭载水率为10%以上时,当水分不断增加时,过多的水分子将活性炭表面的微孔结构阻塞,导致活性炭吸附能力下降,吸附量降低;

(4) a.化学吸附过程中存在着电离平衡的移动,硫化氢在水溶液存在电离平衡,铜离子的加入,促进了硫化氢的电离,故a正确;

b.活性炭改性时,CuCl2溶液的浓度越大,过多金属离子阻塞活性炭内部的微孔结构,导致活性炭的吸附能力下降,H2S的吸附不一定越大,故b错误;

c.其他条件相同时,低温,H2S在水溶液中的溶解度更大,缓慢通入尾气,能让H2S吸附更加完全,因此低温、缓慢通入尾气更有利于H2S的物理吸附,故c正确;

d.根据表格中的数据可知,适当提高活性炭的载水率,可提高H2S吸附量,故d正确;

答案选acd

练习册系列答案
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已知:(a)

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金属离子

pH

沉淀

沉淀

Fe3+

2.7

3.7

Cr3+

4.9

6.8

请回答:

(1)如在试管中加入少量(NH4)2Cr2O7固体,滴加足量浓KOH溶液,振荡、微热,观察到的主要现象是:_________________

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(3)步骤②含Cr物质发生的主要反应的离子方程式为_________________

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实验编号

温度/

起始时物质的量/mol

平衡时物质的量/mol

n(CO)

n(H2S)

n(CO)

150

10

10

7

400

20

20

16

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