Question

【題目】燃煤煙氣的脫硫(除SO2)技術和脫硝(除NOx)技術是環境科學研究的熱點。下面是目前科學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轉化為NH4HSO3，再氧化成(NH4)2SO4。氨水吸收燃煤煙氣中SO2的化學反應為：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:用電化學原理將SO2轉化為重要的化工原料H2SO4進行脫硫，裝置如圖所示。

①寫出通入SO2的電極的電極反應式：________。

②為使該脫硫過程穩定持續進行，硫酸溶液的濃度應維持不變，則通入的O2和加入的H2O的質量比為_________。

（3）方法Ⅲ:用乙烯作為還取劑將氨的氧化物還原為N2進行脫硝，其機理如圖，脫硝率與溫度、負載率(分子篩中催化劑的質量分數)的關系如圖所示。

①寫出該脫硝過程中乙烯和NO2反應的化學方程式：________________。

②如圖，當負載率一定，達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__________；要達到最佳脫硝效果，應采取的條件是_________。

Answer 1

【答案】 適當增大氨水濃度 燃煤煙氣中的CO2被氨水吸收后的產物，會與溶液中的HSO3-反應生成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℃）、負載率3%

【解析】（1）①根據外界條件對反應速率和平衡狀態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增大氨水濃度。②由于燃煤煙氣中的CO2被氨水吸收后的產物，會與溶液中的HSO3－反應生成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極，發生氧化反應，生成SO42－，電極反應式為SO2+2H2O-2e－＝SO42－+4H+；②原電池總反應為2SO2+2H2O+O2＝2H2SO4，設通入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反應生成CO2、N2和H2O，則反應的方程式為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，所以當負載率一定，達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，此時負載率為3%，最高點為溫度為350℃（或340℃～360℃）。