Question

【題目】近年來，利用SRB(硫酸鹽還原菌)治理廢水中的有機物、SO42-及重金屬污染取得了新的進展。

（1）下圖表示H2CO3和H2S在水溶液中各種微粒物質的量分數(shù)隨pH的變化曲線。某地下水樣pH=8.5，在SRB的作用下，廢水中的有機物(主要為CH3COO─)將SO42-還原為-2價硫的化合物，請用離子方程式表示該過程中的化學變化：_______________。

（2）SRB除去廢水中有機物的同時，生成的H2S還能用于構造微生物電池，某pH下該微生物燃料電池的工作原理如下圖所示。

①寫出電池正極的電極反應：________________。

②負極室的pH隨反應進行發(fā)生的變化：__________(“減小”或“增大”)，結合電極反應解釋pH變化的原因：__________。

（3）SRB可用于處理廢水中含重金屬銻(Sb)的離子。

①通過兩步反應將Sb(OH)6－轉化為Sb2S3除去，轉化過程中有單質生成。完成第一步反應的離子方程式。

第一步： Sb(OH)6－+ H2S ===1 + 1 ↓+ H2O，_______________________

第二步：3H2S +2SbO2－+2H+ ===Sb2S3↓ +4H2O

②某小組模擬實驗時配制amL含Sb元素b mg·L-1 的廢水，需稱取________gKSb(OH)6(相對分子質量為263)。提示：列出計算式即可。

Answer 1

【答案】SO42- + CH3COO- = HS-+2HCO3- O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 減少 負極電極反應方程式H2S + 4H2O - 8e-=SO42- + 10H+，負極毎反應生成1 mol SO42-時，生成10 mol H+，同時有8mol H+通過質子交換膜進入正極室，負極pH減小 1Sb(OH)6－ +1H2S =1SbO2－+1S↓+4H2O

【解析】

(1)根據(jù)圖示，在pH=8.5，SRB的作用下，廢水中的有機物(主要為CH3COO-)與SO42-反應為HS-和HCO3-；

(2)①通入氧氣的電極為原電池的正極，在酸性溶液中氧氣得到電子反應生成水；

②根據(jù)圖示，硫化氫失電子發(fā)生氧化反應生成硫酸，結合正極反應分析判斷；

(3)①結合第二步的方程式可知，反應中Sb(OH) 6-轉化為SbO2-，Sb元素化合價+6價降低為+3價，則H2S中硫元素化合價-2價升高為0價，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平得到離子方程式；

②根據(jù)Sb元素守恒計算KSb(OH)6的質量。

(1)某地下水樣pH=8.5，在SRB的作用下，廢水中的有機物(主要為CH3COO-)將SO42-還原為-2價硫的化合物，根據(jù)圖中變化曲線和pH分析，生成的物質主要是HS-和HCO3-，反應的離子方程式：SO42-+CH3COO-HS-+HCO3-，故答案為：SO42-+CH3COO-HS-+HCO3-；

(2)①通入氧氣的電極為原電池的正極，原電池正極發(fā)生還原反應，在酸性溶液中氧氣得到電子反應生成水，電極反應為O2+4H++4e-=2H2O，故答案為：O2+4H++4e-=2H2O；

②SRB除去廢水中有機物的同時，生成的H2S還能用于構造微生物電池，通入H2S的為原電池的負極，負極上硫化氫失電子發(fā)生氧化反應生成硫酸，溶液的pH減小，負極的電極反應：H2S+4H2O-8e-=SO42-+10H+，每生成1mol硫酸根離子生成10mol氫離子，結合正極的電極反應：O2+4H++4e-=2H2O可知，有8mol氫離子通過質子膜進入正極區(qū)，負極pH減小，故答案為：減��；負極電極反應：H2S+4H2O-8e-=SO42-+10H+，每生成1mol硫酸根離子生成10mol氫離子，同時有8mol氫離子通過質子膜進入正極區(qū)，負極pH減小；

(3)①將Sb(OH)6－轉化為Sb2S3除去，轉化過程中有單質生成，結合第二步的方程式可知，反應中Sb(OH) 6-轉化為SbO2-，Sb元素化合價+6價降低為+3價，電子轉移3e-，則H2S中硫元素化合價-2價升高為0價，電子轉移2e-，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平得到離子方程式：Sb(OH) 6-+H2S═SbO2-+S↓+4H2O，故答案為：1Sb(OH)6－+1H2S =1SbO2－+1S↓+4H2O；

②某小組模擬實驗時配制a mL含Sb元素b mgL-1 的廢水，廢水中含有Sb元素的物質的量=，依據(jù)Sb元素守恒，需稱取KSb(OH)6的質量=×263g/mol=g，故答案為：。