Question

【題目】閱讀下面科普短文。

生活中我們談到“細(xì)菌”往往會(huì)心驚膽戰(zhàn)。其實(shí)細(xì)菌不僅僅只有危險(xiǎn)的一面，如果掌握了它們的特性，很多細(xì)菌也可以為我們服務(wù)。氧化亞鐵硫桿菌（以下簡(jiǎn)稱為T·f菌，見(jiàn)圖左）是一種細(xì)菌，它被廣泛應(yīng)用于治理廢氣、廢渣等有害物質(zhì)。例如用T· f菌脫除工業(yè)廢氣中的一種有毒、有腐蝕性的氣體——硫化氫（H2S）。其作用原理如圖所示。

這個(gè)凈化過(guò)程中，Fe2(SO4)3溶液在常溫常壓下就可以將廢氣中的H2S脫出，生成FeSO4 。FeSO4在酸性溶液中、在T· f菌的幫助之下，只需少量的氧氣就又可以轉(zhuǎn)化為Fe2(SO4)3 ，同時(shí)釋放的能量還能供給T· f菌生長(zhǎng)。用這種方法處理廢氣大大降低了治污的成本，脫除率達(dá)到99.97%，且無(wú)廢物排出。但要達(dá)到高效的關(guān)鍵是要保證體系內(nèi)FeSO4 濃度的穩(wěn)定，一旦FeSO4 濃度降低，T· f菌就會(huì)像缺少食物一樣逐漸失去活性。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程發(fā)現(xiàn)Fe2(SO4)3在pH＝l.9時(shí)會(huì)發(fā)生一定的變化，生成了鐵的沉淀物——黃銨鐵礬〔NH4Fe3(SO4)2(OH)6〕，并在pH＝3.2時(shí)沉淀完全，使得溶液中的總鐵濃度下降。可見(jiàn)溶液的pH值對(duì)這個(gè)方法的效果有一定影響。實(shí)驗(yàn)測(cè)得30℃時(shí)，不同pH環(huán)境下T· f菌的活性不同，表現(xiàn)為FeSO4溶液轉(zhuǎn)化為Fe2(SO4)3溶液的速率不同，如下表：

pH	0.9	1.2	1.5	1.9	2.1	2.4	2.7	3.0
FeSO4溶液轉(zhuǎn)化為Fe2(SO4)3速率/（gL﹣1h﹣1）	4.5	5.3	6.2	6.8	7.0	6.6	6.2	5.6

回答下列問(wèn)題：

（1）在環(huán)節(jié)①中化合價(jià)升高的元素是_____（填寫(xiě)元素符號(hào)）。

（2）環(huán)節(jié)②的反應(yīng)原理為：4 F e S O4＋ O2＋ 2X2F e2(S O4)3＋2H2O其中物質(zhì)“X”的化學(xué)式為_____。

（3）黃銨鐵礬〔NH4Fe3(SO4)2(OH)6〕中鐵元素與硫元素的原子個(gè)數(shù)比為__________。

（4）用T·f菌脫除廢氣中的H2S氣體的優(yōu)點(diǎn)是_______（寫(xiě)出1點(diǎn)即可）

（5）請(qǐng)結(jié)合文中信息，判斷工業(yè)用T·f菌脫硫應(yīng)選擇的最佳pH范圍是_____＜pH＜__。

Answer 1

【答案】S H2SO4 3 : 2 成本低，脫除率達(dá)到99.97%，且無(wú)廢物排出 1.5 1.9

【解析】

（1）由圖可知，環(huán)節(jié)①是硫酸鐵和硫化氫反應(yīng)生成硫和硫酸亞鐵，硫酸鐵中鐵元素為+3價(jià)，硫酸亞鐵中鐵元素為+2價(jià)，化合價(jià)降低，硫化氫中氫元素通常為+1價(jià)，設(shè)硫化氫中硫元素的化合價(jià)為x，根據(jù)化合物中，正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零，可得：（+1）×2+x=0，x=-2，硫單質(zhì)中硫元素化合價(jià)為0，故硫元素的化合價(jià)升高，故填：S；

（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后，原子的種類和數(shù)目不變，反應(yīng)物中含4個(gè)鐵原子、4個(gè)硫原子、18個(gè)氧原子，生成物中含4個(gè)鐵原子、6個(gè)硫原子，4個(gè)氫原子、26個(gè)氧原子，故反應(yīng)物中還應(yīng)含有2個(gè)硫原子、4個(gè)氫原子，8個(gè)氧原子，故X的化學(xué)式為：H2SO4；

（3）由黃銨鐵礬的化學(xué)式NH4Fe3(SO4)2(OH)6可知，黃銨鐵礬中鐵元素與硫元素的原子個(gè)數(shù)比為：3:2；

（4）由資料可知，用T·f菌脫除廢氣中的H2S氣體的優(yōu)點(diǎn)是：降低了治污的成本，脫除率達(dá)到99.97%，且無(wú)廢物排出；

（5）由資料可知，Fe2(SO4)3在pH＝l.9時(shí)會(huì)發(fā)生一定的變化，生成了鐵的沉淀物——黃銨鐵礬〔NH4Fe3(SO4)2(OH)6〕，并在pH＝3.2時(shí)沉淀完全，使溶液中的總鐵濃度下降，pH＜1.5時(shí)，FeSO4溶液轉(zhuǎn)化為Fe2(SO4)3速率減慢，說(shuō)明T·f菌活性減小，反應(yīng)速率減慢，故工業(yè)用T·f菌脫硫應(yīng)選擇的最佳pH范圍是1.5＜pH＜1.9。