Question

【題目】煙氣的脫硝(除)技術(shù)和脫硫(除)技術(shù)都是目前環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

(1)工業(yè)上可以采用“質(zhì)子膜電解槽”對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝，其工藝如圖甲所示：

①溶液吸收主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________；

②電解的主要目的是______________，陰極的電極反應(yīng)式為______________；

③“高價(jià)氮的化合物”中NO2在反應(yīng)器中發(fā)生化合反應(yīng)的化學(xué)方程式為______；

(2)利用活性焦炭的吸附作用，可以對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫和脫硝。被吸附的與活性焦炭反應(yīng)生成和，當(dāng)生成時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為__________；

(3)一定條件下，將一定濃度NOx(NO2和NO的混合氣體)通入的乳濁液中，發(fā)生的反應(yīng)如下：，，改變，的去除率變化情況如圖乙所示。

①當(dāng)大于1.4時(shí)，去除率升高，但的去除率卻降低。其可能的原因是__；

②和發(fā)生的主要反應(yīng)為。保持的初始濃度不變，改變，將反應(yīng)后的混合氣體通入乳濁液中吸收。為節(jié)省的用量，又能保持去除效果，則合適的值約為___________；

(4)已知：，，則______________________。

Answer 1

【答案】 再生 8 和反應(yīng)生成和，導(dǎo)致的去除率降低 0.6

【解析】

(1)由流程圖可知，將煙氣通入氫氧化鈉溶液中，二氧化硫與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉溶液，未反應(yīng)的一氧化氮進(jìn)入含有Ce4+的吸收液中，一氧化氮與Ce4+反應(yīng)生成Ce3+和高價(jià)氮的化合物；在電解池中，酸性條件下，亞硫酸氫鈉在陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Na2S2O4，Ce3+在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Ce4+；Ce4+和高價(jià)氮的化合物經(jīng)過萃取和反萃取分離得到Ce4+和高價(jià)氮的化合物，Ce4+進(jìn)入Ce4+的吸收液中循環(huán)使用，高價(jià)氮的化合物進(jìn)入氣液反應(yīng)器中與氨氣和氧氣反應(yīng)生成硝酸銨；

(2)由題意可知，被吸附的二氧化氮與活性焦炭反應(yīng)生成氮?dú)夂投�氧化碳，反�?yīng)的化學(xué)方程式為2NO2+2C=N2+2CO2，結(jié)合方程式中的定量關(guān)系計(jì)算電子轉(zhuǎn)移總數(shù)；

(3)①當(dāng)大于1.4時(shí)，NO2去除效率升高，但NO去除效率卻降低是因?yàn)槎�氧化氮反�?yīng)生成一氧化氮；

②O3和NO反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO+O3=NO2+O2，NO和NO2與氫氧化鈣溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO+ NO2+2OH-=2NO2-+ H2O，由圖可知二氧化氮和一氧化氮的物質(zhì)的量比為1.4時(shí)NOx去除效果最好；

(4)由蓋斯定律計(jì)算可得。

(1)①由分析可知?dú)溲趸�鈉溶液與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+NaOH═2NaHSO3，故答案為：SO2+NaOH═2NaHSO3；

②由分析可知，電解可以將亞硫酸氫鈉轉(zhuǎn)化為Na2S2O4，將Ce3+轉(zhuǎn)化為Ce4+，達(dá)到Ce4+再生循環(huán)的目的；酸性條件下，亞硫酸氫鈉在陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Na2S2O4，電極反應(yīng)式為，故答案為：Ce4+再生；；

③“高價(jià)氮的化合物”中二氧化氮在氣液反應(yīng)器中與氨氣和氧氣反應(yīng)生成硝酸銨反應(yīng)的化學(xué)方程式為，故答案為：；

(2)由題意可知，被吸附的二氧化氮與活性焦炭反應(yīng)生成氮?dú)夂投�氧化碳，反�?yīng)的化學(xué)方程式為2NO2+2C=N2+2CO2，由方程式可知，生成1mol氮?dú)�，反�?yīng)轉(zhuǎn)移8mol電子，故答案為：8；

(3)①由題意可知，二氧化氮、二氧化氮和一氧化氮混合氣體能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，一氧化氮不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，則當(dāng)大于1.4時(shí)，NO2和OH反應(yīng)生成NO和NO，導(dǎo)致NO2去除效率升高，NO去除率降低，故答案為：NO2和OH反應(yīng)生成NO3和NO，導(dǎo)致NO去除率降低；

②O3和NO反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO+O3=NO2+O2，NO和NO2與氫氧化鈣溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO+ NO2+2OH-=2NO2-+ H2O，由圖可知二氧化氮和一氧化氮的物質(zhì)的量比為1.4時(shí)NOx去除效果最好，設(shè)一氧化氮的物質(zhì)的量為x，為a，則臭氧的物質(zhì)的量為ax，由方程式和可知二氧化氮和一氧化氮的物質(zhì)的量比為1.2可得ax=1.4(x-ax)， 解得x≈0.6，故答案為：0.6；

(4)將已知反應(yīng)依次編號(hào)為①②，由蓋斯定律可知①-②×2可得，則△H=-905.5kJ/mol-(+180 kJ/mol)×2=-1265.5 kJ/mol，故答案為：1265.5。