Question

【题目】烟气的脱硝(除)技术和脱硫(除)技术都是目前环境科学研究的热点。

(1)工业上可以采用“质子膜电解槽”对烟气进行脱硫脱硝，其工艺如图甲所示：

①溶液吸收主要反应的化学方程式为___________；

②电解的主要目的是______________，阴极的电极反应式为______________；

③“高价氮的化合物”中NO2在反应器中发生化合反应的化学方程式为______；

(2)利用活性焦炭的吸附作用，可以对烟气进行脱硫和脱硝。被吸附的与活性焦炭反应生成和，当生成时，转移电子的物质的量为__________；

(3)一定条件下，将一定浓度NOx(NO2和NO的混合气体)通入的乳浊液中，发生的反应如下：，，改变，的去除率变化情况如图乙所示。

①当大于1.4时，去除率升高，但的去除率却降低。其可能的原因是__；

②和发生的主要反应为。保持的初始浓度不变，改变，将反应后的混合气体通入乳浊液中吸收。为节省的用量，又能保持去除效果，则合适的值约为___________；

(4)已知：，，则______________________。

Answer 1

【答案】 再生 8 和反应生成和，导致的去除率降低 0.6

【解析】

(1)由流程图可知，将烟气通入氢氧化钠溶液中，二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸氢钠溶液，未反应的一氧化氮进入含有Ce4+的吸收液中，一氧化氮与Ce4+反应生成Ce3+和高价氮的化合物；在电解池中，酸性条件下，亚硫酸氢钠在阴极上得到电子发生还原反应生成Na2S2O4，Ce3+在阳极失去电子发生氧化反应生成Ce4+；Ce4+和高价氮的化合物经过萃取和反萃取分离得到Ce4+和高价氮的化合物，Ce4+进入Ce4+的吸收液中循环使用，高价氮的化合物进入气液反应器中与氨气和氧气反应生成硝酸铵；

(2)由题意可知，被吸附的二氧化氮与活性焦炭反应生成氮气和二氧化碳，反应的化学方程式为2NO2+2C=N2+2CO2，结合方程式中的定量关系计算电子转移总数；

(3)①当大于1.4时，NO2去除效率升高，但NO去除效率却降低是因为二氧化氮反应生成一氧化氮；

②O3和NO反应的化学方程式为NO+O3=NO2+O2，NO和NO2与氢氧化钙溶液反应的化学方程式为NO+ NO2+2OH-=2NO2-+ H2O，由图可知二氧化氮和一氧化氮的物质的量比为1.4时NOx去除效果最好；

(4)由盖斯定律计算可得。

(1)①由分析可知氢氧化钠溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠，反应的化学方程式为SO2+NaOH═2NaHSO3，故答案为：SO2+NaOH═2NaHSO3；

②由分析可知，电解可以将亚硫酸氢钠转化为Na2S2O4，将Ce3+转化为Ce4+，达到Ce4+再生循环的目的；酸性条件下，亚硫酸氢钠在阴极上得到电子发生还原反应生成Na2S2O4，电极反应式为，故答案为：Ce4+再生；；

③“高价氮的化合物”中二氧化氮在气液反应器中与氨气和氧气反应生成硝酸铵反应的化学方程式为，故答案为：；

(2)由题意可知，被吸附的二氧化氮与活性焦炭反应生成氮气和二氧化碳，反应的化学方程式为2NO2+2C=N2+2CO2，由方程式可知，生成1mol氮气，反应转移8mol电子，故答案为：8；

(3)①由题意可知，二氧化氮、二氧化氮和一氧化氮混合气体能与氢氧化钠溶液反应，一氧化氮不能与氢氧化钠溶液反应，则当大于1.4时，NO2和OH反应生成NO和NO，导致NO2去除效率升高，NO去除率降低，故答案为：NO2和OH反应生成NO3和NO，导致NO去除率降低；

②O3和NO反应的化学方程式为NO+O3=NO2+O2，NO和NO2与氢氧化钙溶液反应的化学方程式为NO+ NO2+2OH-=2NO2-+ H2O，由图可知二氧化氮和一氧化氮的物质的量比为1.4时NOx去除效果最好，设一氧化氮的物质的量为x，为a，则臭氧的物质的量为ax，由方程式和可知二氧化氮和一氧化氮的物质的量比为1.2可得ax=1.4(x-ax)， 解得x≈0.6，故答案为：0.6；

(4)将已知反应依次编号为①②，由盖斯定律可知①-②×2可得，则△H=-905.5kJ/mol-(+180 kJ/mol)×2=-1265.5 kJ/mol，故答案为：1265.5。