Question

【題目】煙氣脫硫脫硝是環(huán)境治理的熱點問題。

（1）氧化還原法脫硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)＝4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝-1627.2kJ/mol。檢驗脫硝效果的重要指標是脫硝效率（脫硝過程中單位時間內NOx濃度變化占煙氣初始濃度的百分比）。影響SCR系統(tǒng)脫硝效率的因素有很多，根據如圖判斷提高脫硝效率的最佳條件是__；氨氮比一定時，隨溫度的升高脫硝效率增大，其可能的原因是___。

（2）H2Y2－與Fe2＋形成的絡合物FeY2－可用于吸收煙氣中的NO。原理：FeY2－(aq)＋NO(g)FeY2－(NO)(aq)ΔH<0

①將含NO的煙氣以一定的流速通入起始溫度為50℃的FeY2－溶液中。NO吸收率隨通入煙氣的時間變化如圖。時間越長，NO吸收率越低的原因是___。

②生成的FeY2－(NO)(aq)可通過加入鐵粉還原再生，其原理為FeY2－(NO)(aq)＋Fe＋H2O→FeY2－(aq)＋Fe(OH)2＋NH3(未配平)。若吸收液再生消耗14 g鐵粉，則所吸收的煙氣中含有NO的物質的量為__mol。

（3）以連二硫酸鹽(S2O42－)為媒介，使用間接電化學法也可處理NO，裝置如圖所示：陰極的電極反應式為___。

（4）KMnO4/CaCO3漿液可協(xié)同脫硫，在反應中MnO4－被還原為MnO42－。

①KMnO4脫硫(SO2)的離子方程式為____。

②加入CaCO3的作用是___。

（5）利用NaClO2/H2O2酸性復合吸收劑可同時對NO、SO2進行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在溫度一定時，溶液pH對脫硫脫硝的影響如圖所示：圖中SO2的去除率隨pH的增大而增大，而NO的去除率在pH＞5.5時反而減小，請解釋二者去除率不同的可能原因是__。

Answer 1

【答案】溫度400℃，氨氮物質的量比為1 升高溫度，反應速率加快 反應放熱，溫度升高，平衡逆向移動，不利于NO的吸收；隨著反應進行，FeY2－濃度降低 0.1 mol 2SO32-+4H++2e=S2O42-+2H2O 2MnO4－+SO2 +2H2O=2MnO42－+SO42－+4H+ 消耗反應(脫硫)過程中生成的H+，有利于反應正向進行 隨著pH增大酸性SO2易被堿液吸收；pH增大NO的還原性降低或H2O2和NaClO2氧化性減弱，不能將NO氧化為硝酸

【解析】

根據氧化還原反應得出氧化劑和還原劑的比例關系。氧化還原反應原理寫離子方程式，生成的氫離子和碳酸鈣反應，消耗氫離子，利于平衡正向移動，根據比例關系得出高錳酸鉀和碳酸鈣的比例。圖像信息得出脫硫脫硝最佳條件，用氧化還原反應的強弱隨pH變化的影響分析減弱的原因。根據此分析進行解答。

（1）圖像上溫度400℃，氨氮物質的量比為1時脫硝效率最高，效果最佳；溫度升高反應速率會增加，故脫硝效率會升高。

（2）①起始溫度為50℃，反應時間越長溫度升高，但正反應放熱，溫度升高時平衡逆向移動，不利于NO的吸收；隨著反應進行，FeY2－濃度降低。因此時間越長，NO吸收率越低。

②反應中FeY2－(NO)(aq)中N元素由+2價降低到—3價，Fe的化合價由0價升高到+2價，故Fe～NO=5～2，若吸收液再生消耗14 g鐵粉為0.25mol，故吸收的NO的物質的量=0.25mol÷5×2=0.1 mol。

（3）由圖可知，陰極區(qū)通入液體主要含SO32-，流出主要含S2O42-，所以陰極區(qū)電極反應式為2SO32-+4H++2e-＝S2O42-+2H2O。

（4）KMnO4脫硫(SO2)反應中MnO4－被還原為MnO42－，2MnO4－+SO2 +2H2O=2MnO42－+SO42－+4H+，反應有H+生成，加入碳酸鈣可以與生成的H+反應，促進反應正向進行。

（5）根據圖中的轉化率和去除率關系，隨著pH增大，SO2被堿液吸收，故去除率增大，NO在pH＞5.5時NO的去除率減小，可能是NO還原性減弱或是NaClO2、H2O2的氧化性減弱，不能將NO氧化為硝酸。