Question

【題目】煙氣脫硫脫硝是環(huán)境治理的熱點(diǎn)問(wèn)題。

（1）氧化還原法脫硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)＝4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝-1627.2kJ/mol。檢驗(yàn)脫硝效果的重要指標(biāo)是脫硝效率（脫硝過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)NOx濃度變化占煙氣初始濃度的百分比）。影響SCR系統(tǒng)脫硝效率的因素有很多，根據(jù)如圖判斷提高脫硝效率的最佳條件是__；氨氮比一定時(shí)，隨溫度的升高脫硝效率增大，其可能的原因是___。

（2）H2Y2－與Fe2＋形成的絡(luò)合物FeY2－可用于吸收煙氣中的NO。原理：FeY2－(aq)＋NO(g)FeY2－(NO)(aq)ΔH<0

①將含NO的煙氣以一定的流速通入起始溫度為50℃的FeY2－溶液中。NO吸收率隨通入煙氣的時(shí)間變化如圖。時(shí)間越長(zhǎng)，NO吸收率越低的原因是___。

②生成的FeY2－(NO)(aq)可通過(guò)加入鐵粉還原再生，其原理為FeY2－(NO)(aq)＋Fe＋H2O→FeY2－(aq)＋Fe(OH)2＋NH3(未配平)。若吸收液再生消耗14 g鐵粉，則所吸收的煙氣中含有NO的物質(zhì)的量為__mol。

（3）以連二硫酸鹽(S2O42－)為媒介，使用間接電化學(xué)法也可處理NO，裝置如圖所示：陰極的電極反應(yīng)式為___。

（4）KMnO4/CaCO3漿液可協(xié)同脫硫，在反應(yīng)中MnO4－被還原為MnO42－。

①KMnO4脫硫(SO2)的離子方程式為____。

②加入CaCO3的作用是___。

（5）利用NaClO2/H2O2酸性復(fù)合吸收劑可同時(shí)對(duì)NO、SO2進(jìn)行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在溫度一定時(shí)，溶液pH對(duì)脫硫脫硝的影響如圖所示：圖中SO2的去除率隨pH的增大而增大，而NO的去除率在pH＞5.5時(shí)反而減小，請(qǐng)解釋二者去除率不同的可能原因是__。

Answer 1

【答案】溫度400℃，氨氮物質(zhì)的量比為1 升高溫度，反應(yīng)速率加快 反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，不利于NO的吸收；隨著反應(yīng)進(jìn)行，FeY2－濃度降低 0.1 mol 2SO32-+4H++2e=S2O42-+2H2O 2MnO4－+SO2 +2H2O=2MnO42－+SO42－+4H+ 消耗反應(yīng)(脫硫)過(guò)程中生成的H+，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行 隨著pH增大酸性SO2易被堿液吸收；pH增大NO的還原性降低或H2O2和NaClO2氧化性減弱，不能將NO氧化為硝酸

【解析】

根據(jù)氧化還原反應(yīng)得出氧化劑和還原劑的比例關(guān)系。氧化還原反應(yīng)原理寫(xiě)離子方程式，生成的氫離子和碳酸鈣反應(yīng)，消耗氫離子，利于平衡正向移動(dòng)，根據(jù)比例關(guān)系得出高錳酸鉀和碳酸鈣的比例。圖像信息得出脫硫脫硝最佳條件，用氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)弱隨pH變化的影響分析減弱的原因。根據(jù)此分析進(jìn)行解答。

（1）圖像上溫度400℃，氨氮物質(zhì)的量比為1時(shí)脫硝效率最高，效果最佳；溫度升高反應(yīng)速率會(huì)增加，故脫硝效率會(huì)升高。

（2）①起始溫度為50℃，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)溫度升高，但正反應(yīng)放熱，溫度升高時(shí)平衡逆向移動(dòng)，不利于NO的吸收；隨著反應(yīng)進(jìn)行，FeY2－濃度降低。因此時(shí)間越長(zhǎng)，NO吸收率越低。

②反應(yīng)中FeY2－(NO)(aq)中N元素由+2價(jià)降低到—3價(jià)，Fe的化合價(jià)由0價(jià)升高到+2價(jià)，故Fe～NO=5～2，若吸收液再生消耗14 g鐵粉為0.25mol，故吸收的NO的物質(zhì)的量=0.25mol÷5×2=0.1 mol。

（3）由圖可知，陰極區(qū)通入液體主要含SO32-，流出主要含S2O42-，所以陰極區(qū)電極反應(yīng)式為2SO32-+4H++2e-＝S2O42-+2H2O。

（4）KMnO4脫硫(SO2)反應(yīng)中MnO4－被還原為MnO42－，2MnO4－+SO2 +2H2O=2MnO42－+SO42－+4H+，反應(yīng)有H+生成，加入碳酸鈣可以與生成的H+反應(yīng)，促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行。

（5）根據(jù)圖中的轉(zhuǎn)化率和去除率關(guān)系，隨著pH增大，SO2被堿液吸收，故去除率增大，NO在pH＞5.5時(shí)NO的去除率減小，可能是NO還原性減弱或是NaClO2、H2O2的氧化性減弱，不能將NO氧化為硝酸。