Question

有MN两种溶液,经测定共含10种离子（不考虑水的电离）Na+,K+,Fe+,NH4+,H+,Cl+,NO3-

有MN两种溶液,经测定共含10种离子（不考虑水的电离）Na+,K+,Fe+,NH4+,H+,Cl+,NO3-,OH-,CO3 2-,SO4 2-
先取少量M N溶液进行如下实验：
1、取少量N溶液滴加足量Ba(NO3)2溶液，无沉淀产生
2、取M溶液进行焰色反应，为黄色，透过蓝色钴玻璃观察，部呈紫色
根据以上实验
（1）由1得出的结论________________________
（2）NO3-存在于_____(填M\N)理由_____________________________
(3)Cl-存在于__,理由__________________________

Answer 1

1 试验方法 (1) 试液的配制。分别配制了NH3-H2S-H2O三元体系、NH3-H2S-CO2-H2O四元体系和NH3- H2S-SCN－-H2O四元体系。并调整了各体系中的组成比例，作为试验溶液。采用工业生产中 的实际脱硫氨水作为试验的多元体系。 (2) 试验方法。采用气提法，在25℃下恒温，测定体系的硫化氢相平衡浓度。气提载气采用氮气。平衡体系的气液浓度用化学分析方法分析。 2 理论依据 硫化氢的吸收经历两个过程，即硫化氢从气相向液相移动的溶解过程和硫化氢分子在溶液中的离解过程。随着硫化氢的离解，溶液中的硫化氢随之减少，并降低界面上硫化氢的分压，从而使气相中的硫化氢继续向液相移动。过程的终点是离解达到平衡，即液相中的硫化氢在界面上的分压与气相中硫化氢的分压达到平衡。 当溶液中存在游离态氨时，将加速硫化氢的离解，使界面处液面上的硫化氢分压降低，促进了硫化氢从气相向液相的溶解。直到液相中的NH3全部转化成铵离子NH4+。 当溶液中有酸性比HS－强的HCO3－、SCN－ 、HSO3－等离子存在时。它们与铵离子的结 合能力要强于HS－与NH4+的结合，从而使硫化氢的离解反应向逆向移动。使溶液中分子态硫 化氢浓度增加，提高了液相界面上的分压，增加了硫化氢的吸收阻力。现以Xi表示HCO3－、 SCN－、HSO3－等酸性离子，氨水中硫化氢的离解平衡关系可由下式表示： K＝〔NH4+〕[HS－]／[NH3][H2S〕式中： K － 离解系数 〔NH4+〕－ 铵离子浓度，其值为等酸根浓度／摩尔分率 〔HS－〕－ HS－浓度／摩尔分率 〔NH3〕－ 游离氨浓度／摩尔分率 〔H2S〕－ H2S浓度／摩尔分率 根据亨利定律，[ H2S ]＝P硫化氢*/ H硫化氢。当系统压力P和温度t皆为定值时，气相中 硫化氢的平衡浓度可由式（1）求得： G*硫化氢＝(P硫化氢*/P)(1000/22.4) (mol/m3) (1) 则达到相平衡时气相中的硫化氢浓度为： G*硫化氢＝(NH4+)( HS－)／(NH3) (H硫化氢/K) (1000/22.4) (2) 令(H硫化氢/K) (1000/22.4)＝K' G*硫化氢＝(NH4+)( HS－)／(NH3) K' (3) 以S表示硫化氢总浓度(mol/L), 即(H2S) +(HS－) =S，由于溶液中的HS－离子要比硫化氢 多得多，所以S＝(HS－）。 (NH4+)＝(HS－)＋(HCO3－)＋(SCN－)＋……＋Xi＝∑Xi 溶液中总氨浓度为A，游离氨浓度为： (NH3)＝A－(NH4+)＝A－∑Xi 则式(3)可表示为： G*硫化氢＝(∑Xi )S／(A－∑Xi) K' (4) 式(4)表示出吸收平衡时，气相中的硫化氢平衡含量G与溶液组成的关系。将式(4)变换为式(5)，即为吸收平衡时，硫化氢在液相和气相中的分配比： S/G*硫化氢＝(1/K') (A/∑Xi －1) (5) 式中的（1 /K'）为分配系数，(A/∑Xi－1)为溶液中活性氨与总酸性介质的摩尔比。 对于NH3-H2S-H2O三元体系： S/G*硫化氢＝(1/K'1) (A/S－1) 对于NH3-H2S-CO2-H2O四元体系： S/G*硫化氢＝(1/K'2)[A/(S+C)－1] 对于NH3-H2S-SCN－-H2O四元体系： S/G*硫化氢＝(1/K'3)[A/(S+SCN－)－1] 对于工业生产的实际脱硫溶液体系： S/G*硫化氢＝(1/K'i)[A/(S+C+SCN－＋……+Xi)－1] 硫化氢的相平衡分配关系随活性氨量的增加而增加，随溶液中的酸性杂质含量的增加而降低。在一定温度和压力下，硫化氢的离解系数是定值，但是当溶液中活性氨浓度和杂质含量变化时，会影响硫化氢的溶解度。因此分配系数（1/K'）随之而变。对不同溶液体 系的研究表明，在平衡状态下，S/G*硫化氢与A/∑Xi 之间的关系以及酸性杂质种类和浓度对 平衡分配均有影响。 3 试验结果 (1) NH3-H2S-H2O三元体系。溶液中只有NH3、H2S及生成的盐。调整溶液中A/S摩尔 比，测定平衡条件下气液相的硫化氢浓度。对数据进行回归处理后得三元体系中S/G*硫化氢 与液相中A/S关系图（图1)和关系式，从图1 可看出，S/G*硫化氢与A/S之间具有良好的线性关系： S/G*硫化氢＝1. 322A/S－1.098 (2) NH3-H2S-CO2-H2O四元体系。溶液中的CO2主要以HCO3－形式存在。以e表示CO2浓 度，在平衡时，测定不同A/(S+C)溶液与S/G*硫化氢的关系，得图2和下列关系式： S/G*硫化氢＝ 1.342A/ (S＋C）－2.374 (3) NH3-H2S-SCN－-H2O四元体系。进行同样试验，研究了SCN－对硫化氢吸收平衡的影响。溶液中总酸性物质的摩尔数为∑Xi =(S+SCN－)，总氨摩尔数为A。试验结果见图3。其相关式为： S/G*硫化氢＝1. 375A/ (S＋SCN－）－1.493 (4) 工业生产的实际溶液体系。在氨水脱硫溶液中，除CO2和CNS－等杂质外，还含有酸 性较强的其他杂质，以∑Xi表示，即∑Xi=S+C+CNS－+ ..... +Xi，按同样方法试验得 S/G*硫化氢与A/∑Xi的关系曲线（图4)和相关式为： S/G*硫化氢＝0. 9372A/（∑Xi）－1.331 图1 NH3-H2S-H2O三元体系中 图3 NH3-H2S-SCN－-H2O四元 S/G*硫化氢与A/S的关系 体系中S/G*硫化氢与A／(S+SCN－) （常压25℃） 的关系（常压25℃）
图2 NH3-H2S-CO2-H2O四元 图4 实际生产溶液体系中 体系中S/G*硫化氢与A/(S+C) S/G*硫化氢与A/(S+C+Z） 的关系（常压25℃） 的关系（常压25℃）