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H2S是形成PM2.5的重要前驱体,高效脱除H2S日趋成为重要的研究课题。
(1)生物技术在酸性溶液中,利用微生物T.F菌能够实现天然气中H2S的脱除,其原理如图1所示。该脱除过程总反应的化学方程式为
2H2S+O2═2S↓+2H2O
2H2S+O2═2S↓+2H2O


(2)化学技术利用高温加热法能够在脱除H2S的同时,还获得H2和S2,实现资源再生,其反应原理为H2S(g)⇌H2(g)+
1
2
S2(g)。
①常压下,将H2S以一定流速通过反应管,分别在无催化剂、Al2O3作催化剂条件下,反应相同时间,实验测得H2S的转化率与温度的关系如图2所示。温度高于1100℃后,无论是否使用催化剂Al2O3,H2S的转化率都几乎相等,其原因是
1100℃时,Al2O3几乎失去催化活性
1100℃时,Al2O3几乎失去催化活性

②在Al2O3作催化剂条件下,保持反应器压强、温度不变,在H2S中按一定的比例掺入惰性气体Ar,能提高热分解反应时H2S的平衡转化率,其原因是
温度、压强一定时,原料气中掺入Ar相当于往平衡混合气中充入稀有气体,相当于减小压强,促进平衡正向移动,从而提高H2S的平衡转化率
温度、压强一定时,原料气中掺入Ar相当于往平衡混合气中充入稀有气体,相当于减小压强,促进平衡正向移动,从而提高H2S的平衡转化率

(3)光催化技术在紫外光照射下,TiO2光催化剂表面的活性位点能将空气中的O2和H2O转化成具有强氧化性的光生自由基,光生自由基再将已吸附在催化剂活性位点上的H2S快速氧化生成硫酸盐,实现H2S的高效脱除。

①其他条件相同,向装有8gTiO2光催化剂的反应舱内通入H2S。调整H2S的不同初始浓度,反应舱内H2S浓度随时间变化关系如图3所示。结合光催化技术原理分析,H2S初始浓度较小,其脱除速率较慢的原因是
H2S初始浓度较低时,TiO2光催化剂表面的活性位点吸附的H2S较少,氧化反应速率较慢
H2S初始浓度较低时,TiO2光催化剂表面的活性位点吸附的H2S较少,氧化反应速率较慢

②其他条件相同,反应舱内H2S初始浓度为30mg/m3。调整反应舱内TiO2光催化剂的质量,H2S残留率随时间变化关系如图4所示。随着TiO2光催化剂的质量增加,H2S脱除速率逐渐提高,但提高的程度在逐渐减小,其原因可能是
随着TiO2光催化剂质量的增加,对H2S的吸附量增多,氧化反应速率加快;同时氧化反应生成更多的硫酸盐,覆盖在TiO2光催化剂的活性位点上,导致单位质量的TiO2光催化剂能够产生的光生自由基的量相对减少,所以脱除H2S的速率增加减缓
随着TiO2光催化剂质量的增加,对H2S的吸附量增多,氧化反应速率加快;同时氧化反应生成更多的硫酸盐,覆盖在TiO2光催化剂的活性位点上,导致单位质量的TiO2光催化剂能够产生的光生自由基的量相对减少,所以脱除H2S的速率增加减缓

【答案】2H2S+O2═2S↓+2H2O;1100℃时,Al2O3几乎失去催化活性;温度、压强一定时,原料气中掺入Ar相当于往平衡混合气中充入稀有气体,相当于减小压强,促进平衡正向移动,从而提高H2S的平衡转化率;H2S初始浓度较低时,TiO2光催化剂表面的活性位点吸附的H2S较少,氧化反应速率较慢;随着TiO2光催化剂质量的增加,对H2S的吸附量增多,氧化反应速率加快;同时氧化反应生成更多的硫酸盐,覆盖在TiO2光催化剂的活性位点上,导致单位质量的TiO2光催化剂能够产生的光生自由基的量相对减少,所以脱除H2S的速率增加减缓
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:17引用:1难度:0.6
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    (1)如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线.
    ①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
    K2(填“>”、“<”或“=”).
    ②以下有关说法正确的是
     

    a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
    b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
    c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
    d.某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为80%
    (2)已知在常温常压下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ•mol-1
    ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ•mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ•mol-1
    则:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
     
    kJ•mol-1
    (3)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆.甲醇燃料电池的工作原理如图2所示.
    ①该电池正极的电极反应式为
     

    ②工作一段时间后,当6.4g甲醇完全反应生成CO2时,有
     
    个电子发生转移.
    (4)以上述电池做电源,用图3所示装置,在实验室中模拟铝制品面“钝化”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊,原因是
     
     
    (用相关的电极反应式和离子方程式表示)

    发布:2024/12/30 14:0:1组卷:26引用:3难度:0.5
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