Question

【题目】有效去除大气中的H2S、SO2以及废水中的硫化物是环境保护的重要课题。

（1）去除废气中H2S的相关热化学方程式如下：

2H2S(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2SO2(g)；ΔH=akJ·mol-1

2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(l)+3S(s)；ΔH=bkJ·mol-1

反应2H2S(g)+O2(g)=2H2O(l)+2S(s)的ΔH=__kJ·mol-1。

为了有效去除废气中的H2S，在燃烧炉中通入的H2S和空气(O2的体积分数约为20%)体积比一般控制在0.4，理由是__。

（2）电化学氧化法是一种高效去除废水中硫化物的方法，电解NaHS溶液脱硫的原理如图1所示。碱性条件下，HS-首先被氧化生成中间产物Sn2-，S n2-容易被继续氧化而生成硫单质。

①阳极HS-氧化为S n2-的电极反应式为___。

②电解一段时间后，阳极的石墨电极会出现电极钝化，导致电极反应不能够持续有效进行，其原因是___。

（3）用CO(NH2)2(N为-3价)水溶液吸收SO2，吸收过程中生成(NH4)2SO4和CO2。该反应中的氧化剂是__。

（4）在一定条件下，CO可以去除烟气中的SO2，其反应原理为2CO+SO2=2CO2+S。其他条件相同、以比表面积大的γ—Al2O3作为催化剂，研究表明，γ—Al2O3在240℃以上发挥催化作用。反应相同的时间，SO2的去除率随反应温度的变化如图2所示。240℃以前，随着温度的升高，SO2去除率降低的原因是__。240℃以后，随着温度的升高，SO2去除率迅速增大的主要原因是__。

Answer 1

【答案】 如果H2S和空气体积比大于0.4，废气中H2S脱除效率低 nHS--2(n-1)e-+nOH=Sn2-+nH2O 阳极产生的硫覆盖在石墨电极表面，导致石墨电极导电性下降 O2 温度较低时，SO2能够被催化剂吸附。温度升高，吸附能力减弱 温度较高时，SO2在催化剂存在条件下被CO还原。温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快

【解析】

（1）设2H2S(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2SO2(g)为①式，2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(l)+3S(s)为②式，根据盖斯定律，目标方程式为，故ΔH=kJ·mol-1；根据2H2S(g)+O2(g)=2H2O(l)+2S(s)可知， H2S与O2的比例为2：1，空气中O2占20%，故H2S与空气之比为2：5（即0.4）时可以完全反应。若大于0.4，H2S会有剩余，脱除效率低；

（2）①阳极HS-失电子变成阳极HS-：nHS--2(n-1)e-+nOH=Sn2-+nH2O；

②阳极生成的Sn2-容易被继续氧化而生成硫单质，硫单质不导电，覆盖在石墨电极表面，导致石墨电极导电性下降；

（3）CO(NH2)2水溶液吸收SO2，生成(NH4)2SO4和CO2，S由+4价升为+6价，而C（+4价）、N（-3价）、H（+1价）都没有变价，所以氧化剂只能是O2；

（4）催化剂γ—Al2O3的比表面积大，具有吸附性，温度较低时（小于240℃），SO2能够被催化剂吸附，SO2含量降低，随着温度的升高催化剂的吸附能力减弱，导致催化剂吸附的SO2减少；

温度较高（大于240℃）时，发生反应2CO+SO2=2CO2+S ，SO2在催化剂存在条件下被CO还原。温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快，SO2去除率增大；