Question

【题目】研究燃煤烟气的脱硫(除SO2)和脱硝(除NOx)具有重要意义，请回答下列问题。

(1)采用低温臭氧氧化脱硫脱硝技术，同时吸收SO2和NOx，获得(NH4)2SO4的稀溶液。已知常温下，该溶液的pH=5，则=_________(该温度下NH3· H2O的Kb=1.7×10-5）。往(NH4)2SO4溶液中再加入少量(NH4)2SO4固体，的值将________（填“变大”、“不变”或“变小”）。

(2)用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2的脱硝技术，其脱硝机理示意图如下图1，脱硝率与温度，负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2所示。

①写出该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式：___________________。

②要达到最佳脱硝效果，应采取的条件是：___________________。

(3)利用如图装置可实现用Na2SO4溶液吸收SO2，再用离子膜电解法电解吸收液得到单质硫。

①a端应连接电源的_____（填“正极”或“负极”）。

②用Na2SO4溶液代替水吸收烟气中的SO2使之转化为H2SO3，其目的是_______________。

③电解过程中，阴极的电极反应式为______________。

Answer 1

【答案】1.7×104 变大 2C2H4+6NO2=4CO2+3N2+4H2O 350℃(或340℃—360℃)、负载率3% 负极 提高溶液导电性，加快电解速率 SO2+4H++4e-=S+2H2O

【解析】

(1) pH=5，则c(OH-)=10-9mol/L，利用一水合氨的电离平衡常数计算；

(NH4)2SO4是强酸弱碱盐，在溶液中NH4+发生水解反应，根据浓度与盐水解反应关系判断的变化；

(2)①在该脱硝过程中乙烯和NO2反应生成N2、CO2和水，根据电子守恒、原子守恒可得化学方程式：2C2H4+6NO2=4CO2+3N2+4H2O；

②脱硝率高，负载率低，适宜的温度；

(3)①根据H+移动方向判断电极的正负；

②用Na2SO4溶液吸收SO2气体，Na2SO4是电解质，可从增强溶液的导电性分析；

③电解过程中，阴极上SO2获得电子，发生还原反应，可根据示意图分析书写电极反应式。据此进行解答。

(1)pH=5，则c(H+)=10-5mol/L，根据Kw=10-14mol2/L2可得c(OH-)=10-9mol/L，NH3· H2O的Kb=1.7×10-5，则==1.7×104；

(NH4)2SO4是强酸弱碱盐，在溶液中NH4+发生水解反应，NH4++H2ONH3H2O+H+，使溶液显酸性，由于向该溶液中加入固体(NH4)2SO4时，c(NH4+)、c(SO42-)都增大，由于加入NH4+时，平衡正向移动，但平衡移动的趋势是微弱的，总的来说c(NH4+)占总浓度的比是增大，所以溶液增大；

(2)①在该脱硝过程中乙烯和NO2反应生成N2、CO2和水，根据电子守恒、原子守恒可得化学方程式：

②要达到最佳脱硝效果，脱硝率高，负载率低，温度适宜，根据图示可知适合条件为350℃、负载率3%。

(3)①H+是阳离子，根据异种电荷相互吸引的原则可知左边电极为阴极，连接电源的负极；

②用电解方法吸收SO2气体，SO2被还原为S单质，Na2SO4是可溶性盐，是强电解质，在溶液中完全电离产生自由移动的离子，因此可增强溶液的导电性，从而可加快反应速率；

③中电解过程中，阴极上SO2获得电子，发生还原反应，该电极的反应式是SO2+4H++4e-=S+2H2O。