Question

（本题共16分）防治环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一。二氧化硫和氮氧化物是大气的主要污染物。

1．将1.5 mol SO₂用氢氧化钠溶液、石灰及氧气处理后，假设硫元素不损失，理论上可得到_________________g石膏（CaSO₄•2H₂O）。

2．用CH₄消除NO_x污染的化学方程式为：

CH₄＋4NO → 2N₂＋CO₂＋2H₂O；      CH₄＋2NO₂ → N₂＋CO₂＋2H₂O

现有11.2 L NO₂、NO的混合气体NO_x，将其还原为N₂，需要4.48 L 的CH₄，则混合气体中NO₂、NO的物质的量分别为___________________。（体积都已换算为标准状况）

3．（1）常温下用氧缺位铁酸锌ZnFe₂O_y可以消除NO_x污染，使NO_x转变为N₂，同时ZnFe₂O_y转变为ZnFe₂O₄。若2 mol ZnFe₂O_y与足量NO₂可生成0.5mol N₂，则y＝_______________。

（2）氧缺位铁酸锌ZnFe₂O_z化学式的氧化物形式为aZnO•bFeO•cFe₂O₃。已知1 mol ZnFe₂O_z最多能使4.0 L（标况）NO_1.4转化为N₂。则上述氧化物形式的化学式可具体表示为______________________________。

4．低温臭氧氧化脱硫脱硝技术可以同时吸收烟气中的氮氧化物和二氧化硫，反应原理是将NO_x氧化成N₂O₅，通过洗涤形成硝酸盐，二氧化硫形成硫酸盐。其主要反应如下：

NO＋O₃ → NO₂＋O₂ ……………………………………………①

2NO₂＋O₃ → N₂O₅＋O₂ …………………………………………②

N₂O₅＋2NH₃＋H₂O→ 2NH₄NO₃ ………………………………③

SO₂＋O₃＋2NH₃＋H₂O → (NH₄)₂SO₄＋O₂  ……………………④

某热电厂烟气中平均含NO_x 4.5‰、SO₂9.0‰(体积分数)，压缩空气经臭氧发生器变成臭氧空气，其中O₃浓度为90 L/m³，臭氧空气与加湿氨气和烟气混合反应。若流量比为y，请通过计算列出y与x的关系式。

 

Answer 1

（本题共16分）

1． 258（2分）

2． 0.3 mol 、0.2 mol（4分）。

3．（1）3（3分）。（2）4ZnO•2FeO•3Fe₂O₃（3分）。

4．（4分）由反应①②可知，O₃在氧化过程中都生成O₂，则NO_x与O₃反应时有如下关系：

       2NO_x + (5-2x)O₃+ H₂O → 2HNO₃ + (5-2x)O₂

设烟气为1m³，其中NOx为4.5L，SO₂为9L，则有

       2NOx ~ (5-2x)O₃

       2            5-2x

       4.5          90y-9

解之y=0.225-0.05x

解析:1．由S的守恒： SO₂  ~   CaSO₄•2H₂O

2．由题意得：2CH₄ + 5NOx→5/2N₂ + 2CO₂ +4H₂O，由O原子守恒可知x=8/5

再由十字交叉法可知：NO为0.2mol 、NO₂ 为0.3mol

3．（1）由题意及原子守恒可知：2 ZnFe₂O_y+ 1 NO₂→0.5 mol N₂ +2ZnFe₂O₄，

由氧原子守恒：2y+2=2×4，知y=3

（2）1 ZnFe₂O_z+ 1/4 NO_1.4→ 1/8 mol N₂+ 1ZnFe₂O₄可求出，z=15/4

则 ZnFe₂O_15/4可写作 Zn₄Fe₈O₁₅,可拆解为4ZnO•2FeO•3Fe₂O₃