Question

【题目】燃煤烟气的脱硫(除SO2)技术和脱硝(除NOx)技术是环境科学研究的热点。下面是目前科学家正致力于研究的三种燃煤烟气脱硫和脱硝的方法。

（1）方法I：用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化成(NH4)2SO4。氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应为：2NH3+SO2 + H2O=(NH4)2SO3 (NH4)2SO4+ SO2 + H2O=2 NH4HSO3

①为了提高燃煤烟气中SO2去除率，可以采取的措施有：使燃煤烟气与氨水充分接触和______。

②燃煤烟气中含有大量的CO2，但在脱硫过程中，不需要先除去燃煤烟气的CO2原因是___________。

（2）方法II:用电化学原理将SO2转化为重要的化工原料H2SO4进行脱硫，装置如图所示。

①写出通入SO2的电极的电极反应式：________。

②为使该脱硫过程稳定持续进行，硫酸溶液的浓度应维持不变，则通入的O2和加入的H2O的质量比为_________。

（3）方法Ⅲ:用乙烯作为还取剂将氨的氧化物还原为N2进行脱硝，其机理如图，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图所示。

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

②如图，当负载率一定，达到某温度时脱硝率最高，而后却随着温度的升高脱硝率反而降低，其原因是__________；要达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_________。

Answer 1

【答案】 适当增大氨水浓度 燃煤烟气中的CO2被氨水吸收后的产物，会与溶液中的HSO3-反应生成CO2，从而逸出 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 4:29 2C2H4+6NO24CO2+3N2+4H2O 在某温度时，催化剂的活性最大；而温度过高，会使催化剂的活性降低甚至失去活性 350℃左右（或340℃～360℃）、负载率3%

【解析】（1）①根据外界条件对反应速率和平衡状态的影响可知为了提高燃煤烟气中SO2去除率，可以采取的措施有：使燃煤烟气与氨水充分接触和适当增大氨水浓度。②由于燃煤烟气中的CO2被氨水吸收后的产物，会与溶液中的HSO3－反应生成CO2，从而逸出，所以在脱硫过程中，不需要先除去燃煤烟气的CO2。（2）①通入SO2的电极为原电池的负极，发生氧化反应，生成SO42－，电极反应式为SO2+2H2O-2e－＝SO42－+4H+；②原电池总反应为2SO2+2H2O+O2＝2H2SO4，设通入1molO2，ymol水，则生成2molH2SO4，消耗2mol水，2molSO2，保持硫酸浓度不变，则有：(2mol×98g/mol)/(2mol×64g/mol+1mol×32g/mol+ymol×18g/mol)×100%＝50%，解得18y＝232，即消耗1molO2，即32g，需要232g水，才能使硫酸浓度不变，则：m（O2）：m（H2O）＝32：232＝4：29；（3）①由图1可知，C2H4和NO2反应生成CO2、N2和H2O，则反应的方程式为2C2H4+6NO24CO2+3N2+4H2O；②由于在某温度时，催化剂的活性最大；而温度过高，会使催化剂的活性降低甚至失去活性，所以当负载率一定，达到某温度时脱硝率最高，而后却随着温度的升高脱硝率反而降低；由图2可知，脱硝率最高的曲线为b，此时负载率为3%，最高点为温度为350℃（或340℃～360℃）。