Question

【題目】隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，SO2煙氣的排放量急劇增加。將SO2還原為硫磺是目前煙氣脫硫研究的熱點(diǎn)。根據(jù)SO2的反應(yīng)狀態(tài)，將SO2還原法分為氣相還原法和液相還原法。

Ⅰ.氣相還原法—固體還原劑直接還原法

固體還原劑直接還原法是指在一定溫度下（200℃～300℃）將SO2煙氣通過(guò)固體還原劑，使SO2中的氧原子轉(zhuǎn)移到固體還原劑上，從而實(shí)現(xiàn)SO2的還原，其流程如下：

（1）再生塔中生成的物質(zhì)______（填化學(xué)式）可在流程中循環(huán)使用。

（2）脫硫塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。脫硫過(guò)程中，當(dāng)產(chǎn)生48g單質(zhì)S2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為______mol。

Ⅱ.液相還原法—液相催化歧化制硫法

V.M Petrusevski等人用作為催化劑，在常溫下，將NaHSO3進(jìn)行液相催化回收硫磺的工藝如下：

（3）下列儀器中，“操作”時(shí)不需要用到的是______（填標(biāo)號(hào)）。

a. b. c. d.

（4）催化NaHSO3的反應(yīng)過(guò)程為①_________（用離子方程式表示）；②。

（5）液相催化歧化制硫法具有反應(yīng)條件溫和、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，然而其缺點(diǎn)是硫磺的回收率不會(huì)高于______%（保留1位小數(shù)）。

（6）若采用Na2S溶液作為堿鹽吸收液，隨著吸收液pH的變化，會(huì)生成二次污染物______（填化學(xué)式）。

Answer 1

【答案】CaS CaS+2SO2CaSO4+S2 3 a 33.3 H2S

【解析】

Ⅰ.氣相還原法—固體還原劑直接還原法

根據(jù)流程，在脫硫塔中CaS與SO2反應(yīng)生成CaSO4和S2，在再生塔中精煤與CaSO4反應(yīng)生成CO2和CaS，CaS循環(huán)使用，據(jù)此分析、結(jié)合相關(guān)知識(shí)作答。

Ⅱ.液相還原法—液相催化歧化制硫法

SO2煙氣用堿鹽吸收轉(zhuǎn)化成NaHSO3，根據(jù)流程，加入NaI催化NaHSO3反應(yīng)生成S和NaHSO4，總反應(yīng)為，據(jù)此分析、結(jié)合相關(guān)知識(shí)作答。

Ⅰ.氣相還原法—固體還原劑直接還原法

（1）根據(jù)流程，在再生塔中精煤與CaSO4反應(yīng)生成CO2，C被氧化成CO2，則CaSO4被還原成CaS而在流程中循環(huán)使用，反應(yīng)可表示為2C+CaSO4=CaS+2CO2↑，故答案為：CaS；

（2）根據(jù)“固體還原劑直接還原法是指在一定溫度下（200℃～300℃）將SO2煙氣通過(guò)固體還原劑，使SO2中的氧原子轉(zhuǎn)移到固體還原劑上，從而實(shí)現(xiàn)SO2的還原”和流程，在脫硫塔中CaS與SO2反應(yīng)生成CaSO4和S2，根據(jù)原子守恒，脫硫塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaS+2SO2CaSO4+S2；在該反應(yīng)中，CaS中S元素的化合價(jià)由-2價(jià)升至0價(jià)，SO2中S元素的化合價(jià)部分由+4價(jià)升至+6價(jià)、部分由+4價(jià)降至0價(jià)，生成1molS2轉(zhuǎn)移4mol電子，當(dāng)產(chǎn)生48g單質(zhì)S2時(shí)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為×4=3mol，故答案為：CaS+2SO2CaSO4+S2，3。

Ⅱ.液相還原法—液相催化歧化制硫法

（3）根據(jù)流程，“操作”是從含NaHSO4的溶液中獲得NaHSO4·H2O，故“操作”為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌，蒸發(fā)濃縮時(shí)需要使用蒸發(fā)皿和坩堝鉗，過(guò)濾時(shí)需要使用漏斗，則“操作”時(shí)不需要用到的是坩堝，答案選a；

（4）②的反應(yīng)為，在②中I2將氧化成，I2被還原成I-，根據(jù)流程I-催化NaHSO3反應(yīng)生成S和NaHSO4，I-是催化劑，在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，則①中I-將NaHSO3還原成S，I-被氧化成I2，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒、電荷守恒，①的離子方程式為，故答案為：；

（5）根據(jù)（4）的分析，液相催化歧化制硫法的總反應(yīng)為，理論上3mol反應(yīng)生成1molS，所以該法硫磺的回收率不會(huì)超過(guò)，即不會(huì)高于33.3%，故答案為33.3；

（6）若采用Na2S溶液作為堿鹽吸收液，由于H2SO3的酸性強(qiáng)于H2S，SO2與Na2S溶液反應(yīng)會(huì)生成H2S產(chǎn)生二次污染，故答案為H2S。