硫酸盐呼吸是一种同化性硫酸盐还原作用,对还是错为什么
硫酸盐呼吸是一种同化性硫酸盐还原作用
硫化作用
还原态无机硫化物如H2S、S或FeS2等在微生物作用下进行氧化,最后生成硫酸及其盐类的过程,称为硫化作用,进行硫化作用的微生物主要是硫细菌,可分为无色硫细菌和有色硫细菌两大类。
1.无色硫细菌 其中包括化能自养菌和化能异养菌。下面介绍几个不同类型的代表。
(1)硫杆菌 土壤与水中最重要的化能自养硫化细菌是硫杆菌属(Thiobacillus)的许多种,它们能够氧化硫化氢、黄铁矿、元素硫等形成硫酸,从氧化过程中获取能量。
2H2S+O2→2H2O+2S+能量
2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4+能量
2S+3O2+2H2O→2H2SO4+能量
除脱氮硫杆菌(T.denitrificans)是一种兼性厌氧菌外,其余都是需氧微生物。生长最适温度为28℃~30℃。有的硫杆菌能忍耐很酸的环境,甚至嗜酸。常见的有氧化硫硫杆菌(T.thiooxidans)和氧化亚铁硫杆菌(T.ferrooxidans),排硫硫杆菌(T.thioparus)等。
(2)丝状硫磺细菌 它们属化能自养菌,有的也能营腐生生活。生存于含硫的水中,能将H2S氧化为元素硫。主要有两个属,即贝氏硫菌属(Beggiatoa)和发硫菌属(Thiothrix),前者丝状体游离,后者丝状体通常固着于固体基质上。
此外,菌体螺旋状的硫螺菌属(Thiospira)、球形细胞带有裂片的硫化叶菌属(Sul-folobus)、细胞圆形到卵圆形的卵硫菌属(Thiovulum)等胞内都含硫粒,也都能代谢硫磺。
2.有色硫细菌 有色硫细菌主要指含有光合色素的利用光能营养的硫细菌,它们从光中获得能量,依靠体内含有特殊的光合色素,进行光合作用同化CO2。主要分为两大类:
(1)光能自养型 这类光合细菌在进行光合作用时,能以元素硫和硫化物作为同化CO2的电子供体,主要反应式为
CO2+2H2S[CH2O]+2S+H2O
2CO2+H2S+2H2O2[CH2O]+H2SO4
常见的如着色菌科(Chromatiaceae)和绿菌科(Chlorobiaceae)中的有关种(俗称紫硫菌和绿硫菌)。
(2)光能异养型 该类光合细菌主要以简单的脂肪酸、醇等作为碳源或电子供体,也可以硫化物或硫代硫酸盐(但不能以元素硫)作为电子供体。能进行光照厌氧或黑暗微好氧呼吸。目前,多用于高浓度有机废水的处理。常见种类大多为红螺菌科(Rhodospirillaceae),如球形红杆菌(Rhodobacter spheroides),沼泽红杆菌(R.palustris)等。
(四)反硫化作用
在厌氧条件下微生物将硫酸盐还原为H2S的过程称为反硫化作用。参与这一过程的微生物称为硫酸盐还原菌。反硫化作用具有高度特异性,主要是由脱硫弧菌属(Desulfovibrio)来完成。如脱硫脱硫弧菌(D.desulfuricans)是一典型反硫化作用的代表菌,其反应式为:
C6H12O6+3H2SO4→6CO2+6H2O+3H2S+能量
产生的H2S与铁化学氧化产生的Fe2+形成FeS和Fe(OH)2,这是造成铁锈蚀的主要原因。
微生物与呼吸
呼吸是指在生物体中进行氧化作用的化学反应过程中,最终把氢传递给分子氧形成水或传递给其它氧化型化合物的过程。呼吸可产生较多的能量。如果氢传递给分子氧就叫做有氧呼吸,传递给其它氧化型化合物,例如硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐等,则称之为无氧呼吸。
在原核微生物中,有氧呼吸是在细胞质中和细胞膜上进行的,而在真核微生物细胞中,这种过程则是在线粒体基质中进行。
进行无氧呼吸的是厌氧微生物和兼性厌氧微生物。根据接受传递来的氢的化合物的不同,可分为硫酸盐呼吸、硝酸盐呼吸和碳酸盐呼吸等。
硫酸盐呼吸又称硫酸盐还原作用,具有这种呼吸作用的微生物叫做硫酸盐还原菌,它们是严格厌氧菌。硫酸盐呼吸是自然界中硫素循环中一个不可缺少的环节,当然,硫酸盐还原形成的主要产物之一硫化氢,不仅会污染大气和水环境,而且还会造成埋藏的金属管道与建筑构件的腐蚀。
硝酸盐呼吸也称硝酸盐还原作用或反硝化作用,具有这种功能的微生物都是兼性厌氧微生物。硝酸盐还原作用又有同化还原和异化还原之分。同化还原的产物是含氨基的化合物,它们进一步参与细胞中有机氮的合成(例如蛋白质的合成);异化还原的最终产物是氮气,返回到大气中。硝酸盐呼吸是自然界中氮素循环中的重要环节。
碳酸盐呼吸即碳酸盐还原作用,是在厌氧条件下进行的,具有这类功能的微生物一类为产甲烷菌,产物为甲烷;另一类为产乙酸菌,产物主要或全部是乙酸。
硫酸转化流程是3+2。
对于硫酸的生产,原料为含硫物质,包括硫单质、硫化氢、含硫的金属矿物等。这些物质经过氧化得到二氧化硫,与空气混合后在催化剂的作用下进一步氧化生成三氧化硫。
三氧化硫经过浓硫酸吸收得到产品。这里最后一步吸收非常有意思,本来按照反应式(水和三氧化硫生成硫酸)可以使用水来吸收,但是由于水的蒸汽压太高,用水吸收会产生大量气相物质使吸收效率下降,因此用稀释过的浓硫酸来吸收。
物理性质
纯硫酸一般为无色油状液体,密度1.84 g/cm³,沸点337℃,能与水以任意比例互溶,同时放出大量的热,使水沸腾。加热到290℃时开始释放出三氧化硫,最终变成为98.54%的水溶液,在317℃时沸腾而成为共沸混合物。硫酸的沸点及粘度较高,是因为其分子内部的氢键较强的缘故。
以上内容参考:百度百科-硫酸
硫酸的物理性质:
1、纯硫酸一般为无色油状液体;
2、密度1.84 g/cm³;
3、沸点337℃;
4、能与水以任意比例互溶,同时放出大量的热,使水沸腾;
5、硫酸的熔点是10.371℃,加水或加三氧化硫均会使凝固点下降。
硫酸的化学性质:
具有腐蚀性。
1、腐蚀性:可与多数金属(比铜活泼)和绝大多数金属氧化物反应,生成相应的硫酸盐和水;
2、能与指示剂作用,使紫色石蕊试液变红,使无色酚酞试液不变色。
3、可与碱反应生成相应的硫酸盐和水;
4、可与氢前金属在一定条件下反应,生成相应的硫酸盐和氢气;
5、可与所含酸根离子对应酸酸性比硫酸根离子弱的盐反应,生成相应的硫酸盐和弱酸;
浓硫酸特性:
1、脱水性:脱水指浓硫酸脱去非游离态水分子或按照水的氢氧原子组成比脱去有机物中氢氧元素的过程。
2、强氧化性,还原产物:浓硫酸由于还原剂的量,种类的不同可能被还原为SO2,S或H2S。
扩展资料:
硫酸的工业用途:
用于冶金工业和金属加工在冶金工业部门,特别是有色金属的生产过程需要使用硫酸。例如用电解法精炼铜、锌、镉、镍时,电解液就需要使用硫酸,某些贵金属的精炼,也需要硫酸来溶解去夹杂的其他金属。
用于石油工业汽油、润滑油等石油产品的生产过程中,都需要浓硫酸精炼,以除去其中的含硫化合物和不饱和碳氢化合物。每吨原油精炼需要硫酸约24kg,每吨柴油精炼需要硫酸约31kg。石油工业所使用的活性白土的制备,也消耗不少硫酸。
参考资料:百度百科—硫酸
浓硫酸碳化原理是浓硫酸具有强烈的脱水作用,将有机物中的氢,氧元素按照的2:1的比例脱去,剩下以碳为主要成分的碳化产物。
脱水性是浓硫酸的化学特性,物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程,反应时,浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比(2∶1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。
蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物,被脱水后生成了黑色的炭(炭化),并会产生二氧化硫,故实验一定要在通风良好的情况下进行,否则有一定危险。
将有机物去掉其他元素留下碳的过程。如浓硫酸具有很强的脱水能力在和有机物接触时,把有机物中的氢、氧元素按水的组成比脱去,留下黑色的碳,从而使对方碳化。
碳化作用(carbonization)又称干馏、炭化、焦化作用,是指固体或有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程或加热固体物质来制取液体或气体(通常会变为固体)产物的一种方式。
浓硫酸是质量分数大于或等于70%的硫酸水溶液,俗称坏水。浓硫酸具有强腐蚀性:在常压下,沸腾的浓硫酸可以腐蚀除铱和钌之外所有金属(甚至包括金和铂),其可以腐蚀的金属单质种类的数量甚至超过了王水。硫酸在浓度高时具有强氧化性,这是它与稀硫酸最大的区别之一。同时它还具有脱水性,难挥发性,酸性,吸水性等。
浓硫酸可以发生自耦电离(类似与水),浓磷酸也可以,基本上有羟基就可以。硫酸水中第一步电离是完全的,第二步不完全,你必须知道Ka的概念,否则说了你也不懂
2.酸性一定是体现在氢离子上吗?如果是那为什么浓硫酸酸性还比稀硫酸强呢?
中学如此,没有这么比的,并且浓硫酸中H+很少,存在的是质子化的硫酸,浓硫酸中,硝酸可以加合质子,表现碱性,所以,酸性硫酸强于硝酸
3.浓硫酸氧化性较强,Fe表面会生成Fe3O4保护层
4.钝化也是化学变化,那浓硫酸与Fe钝化的方程怎么写啊?
参考上面的回答,你自己配平
5.为什么Fe
Al
钝化
而其他的不能?
会钝化的金属有什么特别之处吗?怎么判断一种金属是否会钝化?
Sn其实也可以的(浓硝酸中),能生成致密的氧化膜并且氧化物要难溶于酸
6.为什么H2SO4中的S能体现强氧化性
而SO42-中的S却不能?
SO42-很稳定,S被O完全包起来
稀硝酸有氢氧化性而稀硫酸却没有是因为
H2SO4中的结构很稳定吗?
硫酸根离子呈正四面体结构,结构类似于甲烷那样,结构对称性越好,稳定性越好,也就表现不出氧化性
浓硝酸氧化性是由于硝酸分子造成的,
稀硝酸是由于硝酸根造成的,
硝酸根呈三角形,对称性差,所以表现出一定的氧化性
7.BaSO4+Na2SO3=
中学认为不反应
HNO3+BaSO3=
生成硫酸钡,氮氧化物(看硝酸浓度)
吸水性它是良好的干燥剂。用以干燥酸性和中性气体,如CO2,H2,N2,NO2,HCl,SO2等,不能干燥碱性气体,如NH3,以及常温下具有还原性的气体,如H2S。吸水是物理变化过程吸水性与脱水性有很大的不同:吸水原来就有游离态的水分子,水分子不能被束缚。将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中,其质量将增加,密度将减小,浓度降低,体积变大,这是因为浓硫酸 具有吸水性。
浓硫酸化学性质1.脱水性脱水指浓硫酸脱去非游离态水分子或脱去有机物中氢氧元素的过程。(1)脱水性简介就硫酸而言,脱水性是浓硫酸的性质,而非稀硫酸的性质,浓硫酸有脱水性且脱水性很强。(2)可被脱水的物质物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程,反应时,浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比(2:1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子或脱去非游离态的结晶水,如五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)。(3)炭化可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物,其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物,被脱水后生成 浓硫酸的腐蚀性了黑色的炭(炭化)。浓硫酸 如C12H22O11=12C + 11H2O(4)黑面包反应 在200mL烧杯中放入20g蔗糖,加入几滴水,水不能加多,搅拌均匀。然后再加入15mL质量分数为98%的浓硫酸,迅速搅拌。观察实验现象。可以看到蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵状的炭。2.强氧化性(1)跟金属反应①常温下浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。②加热时,浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应,生成高价金属硫酸盐,本身一般被还原成SO2Cu+2H2SO4(浓)=加热=CuSO4+SO2↑+2H2O2Fe+6H2SO4(浓)=加热=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O在上述反应中,硫酸表现出了强氧化性和酸性。(2)非金属反应 热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2。在这类反应中,浓硫酸只表现出氧化性。C+2H2SO4(浓)=加热=CO2↑+2SO2↑+2H2OS+2H2SO4(浓)=加热=3SO2↑+2H2O2P+5H2SO4(浓)=加热=2H3PO4+5SO2↑+2H2O(3)跟其他还原性物质反应浓硫酸具有强氧化性,实验室制取H2S、HBr、HI等还原性气体不能选用浓硫酸。H2S+H2SO4(稀)=S↓+SO2↑+2H2O2HBr+H2SO4(稀)=Br2↑+SO2↑+2H2O2HI+H2SO4(稀)=I2↑ +SO2↑+2H2O3.难挥发性(高沸点)制氯化氢、硝酸等(原理:高沸点酸制低沸点酸)如,用固体氯化钠与浓硫酸反应制取氯化氢气体NaCl(固)+H2SO4(浓)═NaHSO4+HCl↑(常温)2NaCl(固)+H2SO4(浓)═加热═Na2SO4+2HCl↑(加热)Na2SO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+SO2↑再如,利用浓盐酸与浓硫酸可以制氯化氢气体。酸性:制化肥,如氮肥、磷肥等2NH3+H2SO4═(NH4)2SO4Ca3(PO4)2+2H2SO4═2CaSO4+Ca(H2PO4)2稳定性:浓硫酸与亚硫酸盐反应Na2SO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+SO2↑编辑本段稀硫酸化学性质化学性质1.可与多数金属(比铜活泼)氧化物反应,生成相应的硫酸盐和水2.可与所含酸根离子对应酸酸性比硫酸根离子弱的盐反应,生成相应的硫酸盐和弱酸;3.可与碱反应生成相应的硫酸盐和水;4.可与氢前金属在一定条件下反应,生成相应的硫酸盐和氢气;5.加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解。6.强电解质,在水中发生电离H2SO4=2H+ + SO4 2-