Question

【題目】為落實“五水共治”，某工廠擬綜合處理含NH4+廢水和工業廢氣（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分），設計了如下流程：

（1）固體I中主要成分為__________，捕獲劑所捕獲的氣體主要是_________。

（2）處理含NH4+廢水時，發生反應的離子方程式為___________。

（3）若X為適量空氣，嚴格控制空氣用量的原因是____________。

（4）工業廢氣中的SO2、NO還可采用NaClO2溶液作為吸收劑進行凈化，在鼓泡反應器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應溫度為323K，NaClO2溶液濃度為5×10－3mol·L－1。反應一段時間后溶液中離子濃度的分析結果如下表：

離子	SO42－	SO32－	NO3－	NO2－	Cl－
c(mol·L－1)	8.35×10－4	6.87×10－6	1.5×10－4	1.2×10－5	3.4×10－3

①寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式_________________。

增加壓強，NO的轉化率__________（填“提高”、“不變”或“降低”）。

②隨著吸收反應的進行，吸收劑溶液的pH逐漸__________（填“增大”、“不變”或“減小”）。

③如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到較好的煙氣脫硫效果。從化學平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的優點是_______________。

Answer 1

【答案】 CaCO3 CaSO3 Ca(OH)2 CO NH4++NO2－=N2+2H2O 過量空氣會將NO氧化成NO3－，無法與NH4+發生反應 4NO+3ClO2－+4OH－=4NO3－+3Cl－+2H2O 提高 減小 Ca2+與SO42－結合生成CaSO4沉淀，使平衡向產物方向移動，SO2轉化率提高

【解析】工業廢氣中CO2、SO2可被石灰水吸收，生成CaCO3、CaSO3，氣體a是不能被過量石灰水吸收的N2、NO、CO，氣體a通入空氣，用氫氧化鈉溶液處理后到的NaNO2，通入空氣但不能過量，否則得到硝酸鈉，NaNO2與含有NH4+的溶液反應生成無污染氣體，應生成氮氣，則氣體b含有CO、N2，經捕獲劑得到氮氣，防止污染空氣，因此捕獲劑所捕獲的氣體主要是CO。

(1)工業廢氣中CO2、SO2可被石灰水吸收，生成CaCO3、CaSO3，因氫氧化鈣過量，則廢渣的成分為主要含有CaCO3、CaSO3、Ca(OH)2，氣體b含有CO、N2，捕獲劑所捕獲的氣體主要是CO，故答案為：CaCO3、CaSO3、Ca(OH)2；CO；

(2)NaNO2與含有NH4+的溶液反應生成無污染氣體，應生成氮氣，發生氧化還原反應，離子方程式為：NH4++NO2-=N2↑+2H2O，故答案為：NH4++NO2-=N2↑+2H2O；

(3)由分析可知，氣體1是不能被過量石灰水吸收的N2、NO、CO，氣體a通入空氣，用氫氧化鈉溶液處理后到的NaNO2，通入的空氣不能過量，過量空氣會將NO氧化成NO3－，無法與NH4+發生反應，故答案為：過量空氣會將NO氧化成NO3－，無法與NH4+發生反應；

(4)①亞氯酸鈉具有氧化性，且NaClO2溶液呈堿性，則NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式為3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；正反應是體積減小的反應，則增加壓強，NO的轉化率提高，故答案為：3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；提高；

②根據反應的方程式3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O可知隨著吸收反應的進行氫氧根離子被消耗，吸收劑溶液的pH逐漸降低，故答案為：減小；

③如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，生成硫酸鈣沉淀，降低硫酸根離子濃度，促使平衡向正反應方向進行，所以Ca(ClO)2效果好，故答案為：形成CaSO4沉淀，降低硫酸根離子濃度，反應平衡向產物方向移動，SO2轉化率提高。