Question

【題目】為更有效處理工業(yè)廢氣中排放的氮氧化物(NOx)、SO2等，減少大氣污染�？茖W(xué)家不斷對(duì)相關(guān)反應(yīng)進(jìn)行研究嘗試。

(1)脫硝反應(yīng)機(jī)理如圖，Cu＋的作用是____________，C2H4參與的反應(yīng)方程式 ______________ 。

(2) 選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前較為成熟的煙氣脫硝技術(shù)，其反應(yīng)原理主要為：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)；ΔH＝ -1627 kJmol-1

① 其中被NO和O2氧化的NH3的比例 ________ 。

②該方法應(yīng)控制反應(yīng)溫度在315～400℃之間，反應(yīng)溫度不宜過(guò)高的原因是________ 。

③ 氨氮比 n(NH3)/n(NO) 會(huì)直接影響該方法的脫硝率。如圖為350 ℃時(shí)，只改變氨氣的投放量，NO的百分含量與氨氮比的關(guān)系圖。當(dāng) n(NH3)/n(NO) >1.0時(shí)，煙氣中NO含量反而增大，主要原因是_________________________________。

(3) 煙氣脫硫、脫硝一體化技術(shù)是大氣污染防治研究的熱點(diǎn)。ClO2及NaClO2均是性能優(yōu)良的脫硫脫硝試劑。

① ClO2在酸性條件下穩(wěn)定，在NaOH溶液中可歧化為NaClO3和NaClO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。

② 某研究小組用ClO2進(jìn)行單獨(dú)脫除SO2實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得SO2的脫除率隨溶液pH變化如圖所示。當(dāng)3<pH<7時(shí)，隨pH的增大，SO2脫除率逐漸降低，其原因是________；在pH約7.8之后，隨pH的增大，SO2脫除率又開(kāi)始升高，其原因是________。

Answer 1

【答案】催化劑 2C2H4 + 6Cu+(NO2) = 3N2 + 4CO2 + 4H2O + 6Cu+ 2:1 正反應(yīng)放熱，溫度過(guò)高會(huì)降低NO的轉(zhuǎn)化率 NH3和O2再次反應(yīng)生成NO(或4NH3+5O2=4NO+6H2O) 2ClO2 + 2NaOH = NaClO3 + NaClO2 + H2O pH<7時(shí)，隨著pH值的增大，ClO2的穩(wěn)定性降低氧化性減弱，SO2的脫除率降低。 當(dāng)pH>7.8后，隨著堿性的增強(qiáng)，生成ClO2-增多，氧化性增強(qiáng)，SO2的脫除率上升

【解析】

(1) Cu＋在反應(yīng)前后不變?yōu)榇呋瘎�；用乙烯進(jìn)行脫硝（NO），從圖示可以知道，乙烯被氧化成二氧化碳；
(2)①根據(jù)得到電子的比例計(jì)算；

②根據(jù)溫度對(duì)速率和化學(xué)平衡的影響分析；

③根據(jù)過(guò)量氨氣與氧氣的反應(yīng)的產(chǎn)物分析；
(3)① ClO2在NaOH溶液中可歧化為NaClO3和NaClO2，根據(jù)得失電子守恒寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；

②由圖可知，當(dāng)3<pH<7時(shí)，隨pH的增大，ClO2的穩(wěn)定性降低，氧化性減弱，SO2脫除率逐漸降低；在pH約7.8之后，隨pH的增大，生成ClO2-增多，氧化性增強(qiáng)，SO2脫除率又開(kāi)始升高。

(1) 催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后性質(zhì)、質(zhì)量不變，圖示中Cu＋在反應(yīng)前后不變，為催化劑；用乙烯進(jìn)行脫硝（NO），從圖示可以知道，乙烯被NO氧化成二氧化碳(其中C由-2→+4)，NO自身被還原成N2(其中N由+2→0)，反應(yīng)方程式為：2C2H4 + 6Cu+(NO2) = 3N2 + 4CO2 + 4H2O + 6Cu+，
因此，本題正確答案是：催化劑；2C2H4 + 6Cu+(NO2) = 3N2 + 4CO2 + 4H2O + 6Cu+；
(2)①由方程式4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)可知，該反應(yīng)O2和NO都作氧化劑，1molO2得4mol電子，4molNO得8mol電子，因此被NO和O2氧化的NH3的比例為2:1，

因此，本題正確答案是：2:1；

②該方法應(yīng)控制反應(yīng)溫度在315～400℃之間，反應(yīng)溫度不宜過(guò)高，溫度過(guò)高，使脫硝的主要反應(yīng)的平衡向逆方向移動(dòng)，脫硝率降低，
因此，本題正確答案是：正反應(yīng)放熱，溫度過(guò)高會(huì)降低NO的轉(zhuǎn)化率；

③當(dāng) n(NH3)/n(NO) >1.0時(shí)，過(guò)量的氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO，所以煙氣中NO濃度增大，
因此，本題正確答案是：NH3和O2再次反應(yīng)生成NO；
(3)① ClO2在NaOH溶液中可歧化為NaClO3和NaClO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ClO2 + 2NaOH = NaClO3 + NaClO2 + H2O，

因此，本題正確答案是：2ClO2 + 2NaOH = NaClO3 + NaClO2 + H2O；

②由圖可知，當(dāng)3<pH<7時(shí)，隨pH的增大，ClO2的穩(wěn)定性降低，氧化性減弱，SO2脫除率逐漸降低；在pH約7.8之后，隨pH的增大，生成ClO2-增多，氧化性增強(qiáng)，SO2脫除率又開(kāi)始升高。

因此，本題正確答案是：pH<7時(shí)，隨著pH值的增大，ClO2的穩(wěn)定性降低氧化性減弱，SO2的脫除率降低；當(dāng)pH>7.8后，隨著堿性的增強(qiáng)，生成ClO2-增多，氧化性增強(qiáng)，SO2的脫除率上升。