Question

【題目】研究燃煤煙氣的脫硫(除SO2)和脫硝(除NOx)具有重要意義，請回答下列問題。

(1)采用低溫臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)，同時吸收SO2和NOx，獲得(NH4)2SO4的稀溶液。已知常溫下，該溶液的pH=5，則=_________(該溫度下NH3· H2O的Kb=1.7×10-5）。往(NH4)2SO4溶液中再加入少量(NH4)2SO4固體，的值將________（填“變大”、“不變”或“變小”）。

(2)用乙烯作為還原劑將氮的氧化物還原為N2的脫硝技術(shù)，其脫硝機理示意圖如下圖1，脫硝率與溫度，負載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的關(guān)系如圖2所示。

①寫出該脫硝過程中乙烯和NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________。

②要達到最佳脫硝效果，應(yīng)采取的條件是：___________________。

(3)利用如圖裝置可實現(xiàn)用Na2SO4溶液吸收SO2，再用離子膜電解法電解吸收液得到單質(zhì)硫。

①a端應(yīng)連接電源的_____（填“正極”或“負極”）。

②用Na2SO4溶液代替水吸收煙氣中的SO2使之轉(zhuǎn)化為H2SO3，其目的是_______________。

③電解過程中，陰極的電極反應(yīng)式為______________。

Answer 1

【答案】1.7×104 變大 2C2H4+6NO2=4CO2+3N2+4H2O 350℃(或340℃—360℃)、負載率3% 負極 提高溶液導(dǎo)電性，加快電解速率 SO2+4H++4e-=S+2H2O

【解析】

(1) pH=5，則c(OH-)=10-9mol/L，利用一水合氨的電離平衡常數(shù)計算；

(NH4)2SO4是強酸弱堿鹽，在溶液中NH4+發(fā)生水解反應(yīng)，根據(jù)濃度與鹽水解反應(yīng)關(guān)系判斷的變化；

(2)①在該脫硝過程中乙烯和NO2反應(yīng)生成N2、CO2和水，根據(jù)電子守恒、原子守恒可得化學(xué)方程式：2C2H4+6NO2=4CO2+3N2+4H2O；

②脫硝率高，負載率低，適宜的溫度；

(3)①根據(jù)H+移動方向判斷電極的正負；

②用Na2SO4溶液吸收SO2氣體，Na2SO4是電解質(zhì)，可從增強溶液的導(dǎo)電性分析；

③電解過程中，陰極上SO2獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，可根據(jù)示意圖分析書寫電極反應(yīng)式。據(jù)此進行解答。

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

(NH4)2SO4是強酸弱堿鹽，在溶液中NH4+發(fā)生水解反應(yīng)，NH4++H2ONH3H2O+H+，使溶液顯酸性，由于向該溶液中加入固體(NH4)2SO4時，c(NH4+)、c(SO42-)都增大，由于加入NH4+時，平衡正向移動，但平衡移動的趨勢是微弱的，總的來說c(NH4+)占總濃度的比是增大，所以溶液增大；

(2)①在該脫硝過程中乙烯和NO2反應(yīng)生成N2、CO2和水，根據(jù)電子守恒、原子守恒可得化學(xué)方程式：

②要達到最佳脫硝效果，脫硝率高，負載率低，溫度適宜，根據(jù)圖示可知適合條件為350℃、負載率3%。

(3)①H+是陽離子，根據(jù)異種電荷相互吸引的原則可知左邊電極為陰極，連接電源的負極；

②用電解方法吸收SO2氣體，SO2被還原為S單質(zhì)，Na2SO4是可溶性鹽，是強電解質(zhì)，在溶液中完全電離產(chǎn)生自由移動的離子，因此可增強溶液的導(dǎo)電性，從而可加快反應(yīng)速率；

③中電解過程中，陰極上SO2獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，該電極的反應(yīng)式是SO2+4H++4e-=S+2H2O。