Question

【題目】燃煤煙氣的脫硫(除SO2)技術(shù)和脫硝(除NOx)技術(shù)是環(huán)境科學(xué)研究的熱點。下面是目前科學(xué)家正致力于研究的三種燃煤煙氣脫硫和脫硝的方法。

（1）方法I：用氨水將SO2轉(zhuǎn)化為NH4HSO3，再氧化成(NH4)2SO4。氨水吸收燃煤煙氣中SO2的化學(xué)反應(yīng)為：2NH3+SO2 + H2O=(NH4)2SO3 (NH4)2SO4+ SO2 + H2O=2 NH4HSO3

①為了提高燃煤煙氣中SO2去除率，可以采取的措施有：使燃煤煙氣與氨水充分接觸和______。

②燃煤煙氣中含有大量的CO2，但在脫硫過程中，不需要先除去燃煤煙氣的CO2原因是___________。

（2）方法II:用電化學(xué)原理將SO2轉(zhuǎn)化為重要的化工原料H2SO4進(jìn)行脫硫，裝置如圖所示。

①寫出通入SO2的電極的電極反應(yīng)式：________。

②為使該脫硫過程穩(wěn)定持續(xù)進(jìn)行，硫酸溶液的濃度應(yīng)維持不變，則通入的O2和加入的H2O的質(zhì)量比為_________。

（3）方法Ⅲ:用乙烯作為還取劑將氨的氧化物還原為N2進(jìn)行脫硝，其機理如圖，脫硝率與溫度、負(fù)載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的關(guān)系如圖所示。

①寫出該脫硝過程中乙烯和NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________。

②如圖，當(dāng)負(fù)載率一定，達(dá)到某溫度時脫硝率最高，而后卻隨著溫度的升高脫硝率反而降低，其原因是__________；要達(dá)到最佳脫硝效果，應(yīng)采取的條件是_________。

Answer 1

【答案】 適當(dāng)增大氨水濃度 燃煤煙氣中的CO2被氨水吸收后的產(chǎn)物，會與溶液中的HSO3-反應(yīng)生成CO2，從而逸出 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 4:29 2C2H4+6NO24CO2+3N2+4H2O 在某溫度時，催化劑的活性最大；而溫度過高，會使催化劑的活性降低甚至失去活性 350℃左右（或340℃～360℃）、負(fù)載率3%

【解析】（1）①根據(jù)外界條件對反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響可知為了提高燃煤煙氣中SO2去除率，可以采取的措施有：使燃煤煙氣與氨水充分接觸和適當(dāng)增大氨水濃度。②由于燃煤煙氣中的CO2被氨水吸收后的產(chǎn)物，會與溶液中的HSO3－反應(yīng)生成CO2，從而逸出，所以在脫硫過程中，不需要先除去燃煤煙氣的CO2。（2）①通入SO2的電極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成SO42－，電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e－＝SO42－+4H+；②原電池總反應(yīng)為2SO2+2H2O+O2＝2H2SO4，設(shè)通入1molO2，ymol水，則生成2molH2SO4，消耗2mol水，2molSO2，保持硫酸濃度不變，則有：(2mol×98g/mol)/(2mol×64g/mol+1mol×32g/mol+ymol×18g/mol)×100%＝50%，解得18y＝232，即消耗1molO2，即32g，需要232g水，才能使硫酸濃度不變，則：m（O2）：m（H2O）＝32：232＝4：29；（3）①由圖1可知，C2H4和NO2反應(yīng)生成CO2、N2和H2O，則反應(yīng)的方程式為2C2H4+6NO24CO2+3N2+4H2O；②由于在某溫度時，催化劑的活性最大；而溫度過高，會使催化劑的活性降低甚至失去活性，所以當(dāng)負(fù)載率一定，達(dá)到某溫度時脫硝率最高，而后卻隨著溫度的升高脫硝率反而降低；由圖2可知，脫硝率最高的曲線為b，此時負(fù)載率為3%，最高點為溫度為350℃（或340℃～360℃）。