Question

【題目】煙氣的脫硝(除)技術和脫硫(除)技術都是目前環境科學研究的熱點。

(1)工業上可以采用“質子膜電解槽”對煙氣進行脫硫脫硝，其工藝如圖甲所示：

①溶液吸收主要反應的化學方程式為___________；

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

③“高價氮的化合物”中NO2在反應器中發生化合反應的化學方程式為______；

(2)利用活性焦炭的吸附作用，可以對煙氣進行脫硫和脫硝。被吸附的與活性焦炭反應生成和，當生成時，轉移電子的物質的量為__________；

(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，發生的反應如下：，，改變，的去除率變化情況如圖乙所示。

①當大于1.4時，去除率升高，但的去除率卻降低。其可能的原因是__；

②和發生的主要反應為。保持的初始濃度不變，改變，將反應后的混合氣體通入乳濁液中吸收。為節省的用量，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 和反應生成和，導致的去除率降低 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生成亞硫酸氫鈉溶液，未反應的一氧化氮進入含有Ce4+的吸收液中，一氧化氮與Ce4+反應生成Ce3+和高價氮的化合物；在電解池中，酸性條件下，亞硫酸氫鈉在陰極上得到電子發生還原反應生成Na2S2O4，Ce3+在陽極失去電子發生氧化反應生成Ce4+；Ce4+和高價氮的化合物經過萃取和反萃取分離得到Ce4+和高價氮的化合物，Ce4+進入Ce4+的吸收液中循環使用，高價氮的化合物進入氣液反應器中與氨氣和氧氣反應生成硝酸銨；

(2)由題意可知，被吸附的二氧化氮與活性焦炭反應生成氮氣和二氧化碳，反應的化學方程式為2NO2+2C=N2+2CO2，結合方程式中的定量關系計算電子轉移總數；

(3)①當大于1.4時，NO2去除效率升高，但NO去除效率卻降低是因為二氧化氮反應生成一氧化氮；

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

(4)由蓋斯定律計算可得。

(1)①由分析可知氫氧化鈉溶液與二氧化硫反應生成亞硫酸氫鈉，反應的化學方程式為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化為Na2S2O4，將Ce3+轉化為Ce4+，達到Ce4+再生循環的目的；酸性條件下，亞硫酸氫鈉在陰極上得到電子發生還原反應生成Na2S2O4，電極反應式為，故答案為：Ce4+再生；；

③“高價氮的化合物”中二氧化氮在氣液反應器中與氨氣和氧氣反應生成硝酸銨反應的化學方程式為，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生成氮氣和二氧化碳，反應的化學方程式為2NO2+2C=N2+2CO2，由方程式可知，生成1mol氮氣，反應轉移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，一氧化氮不能與氫氧化鈉溶液反應，則當大于1.4時，NO2和OH反應生成NO和NO，導致NO2去除效率升高，NO去除率降低，故答案為：NO2和OH反應生成NO3和NO，導致NO去除率降低；

②O3和NO反應的化學方程式為NO+O3=NO2+O2，NO和NO2與氫氧化鈣溶液反應的化學方程式為NO+ NO2+2OH-=2NO2-+ H2O，由圖可知二氧化氮和一氧化氮的物質的量比為1.4時NOx去除效果最好，設一氧化氮的物質的量為x，為a，則臭氧的物質的量為ax，由方程式和可知二氧化氮和一氧化氮的物質的量比為1.2可得ax=1.4(x-ax)， 解得x≈0.6，故答案為：0.6；

(4)將已知反應依次編號為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。