Question

【題目】氮氧化物和硫氧化物是常見的空氣污染物，含氮氧化物和硫氧化物的尾氣需處理后才能排放。

Ⅰ．氮氧化物的處理

(1)N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物，用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為_________。

(2)NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收，主要反應(yīng)為NO+NO2+2OH=2NO2-+H2O，2NO2+2OH= NO2-+NO3-+H2O，吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾，得到NaNO2晶體，該晶體中的主要雜質(zhì)是_________（填化學(xué)式）。

(3)NO的氧化吸收。在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl和NO3-。其他條件相同，NO轉(zhuǎn)化為NO3-的轉(zhuǎn)化率隨NaClO溶液初始pH（用稀鹽酸調(diào)節(jié)）的變化如圖所示。NaClO溶液的初始pH越小，NO轉(zhuǎn)化率越高。其原因是_________。

Ⅱ．煤燃燒排放的煙氣中SO2和NOx的處理

采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝。在鼓泡反應(yīng)器中通入含有SO2和NOx的煙氣，反應(yīng)溫度為323K，NaClO2溶液濃度為5×103mol·L1 。反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表。

離子	SO42	SO32	NO3	NO2	Cl
c/（mol·L1）	8.35×104	6.87×106	1.5×104	1.2×105	3.4×103

(4)寫出NaClO2溶液脫硫過程中主要反應(yīng)的離子方程式________。增加壓強(qiáng)，NO的轉(zhuǎn)化率_________（填“提高”“不變”或“降低”）。

(5)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是_________。

Answer 1

【答案】2NH3+2O2N2O+3H2O NaNO3 溶液pH越小，溶液中HClO的濃度越大，氧化NO的能力越強(qiáng) 2SO2+ClO2-+4OH-=2SO42-+2H2O+Cl- 提高 NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高

【解析】

(1)NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O，同時(shí)生成水；

(2)反應(yīng)生成NaNO2和NaNO3；

(3)NaClO溶液的初始pH越小，HClO的濃度越大，氧化能力強(qiáng);

(4)亞氯酸鈉具有氧化性，則NaClO2溶液脫硫過程中將SO2氧化為SO42-，ClO2-被還原為Cl-，結(jié)合電子守恒、電荷守恒及原子守恒書寫方程式；正反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，則增加壓強(qiáng)，NO的轉(zhuǎn)化率提高；

(5)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在相同時(shí)間內(nèi)硫酸根離子的濃度增加的多，因此脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率，原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是二氧化硫的還原性強(qiáng)，易被氧化，還可能是NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高。

(1)NH3與O2在加熱和催化劑作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成N2O和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH3+2O2N2O+3H2O；

(2)根據(jù)氣體的成分及發(fā)生的反應(yīng)可知，反應(yīng)生成NaNO2和NaNO3，所以吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾，得到NaNO2晶體，該晶體中的主要雜質(zhì)是NaNO3；

(3)NaClO溶液的初始pH越小，則NaClO與溶液中的H+結(jié)合形成的HClO的濃度就越大，HClO的濃度越大，其氧化能力強(qiáng)，因此可提高NO轉(zhuǎn)化率；

(4)亞氯酸鈉具有氧化性，則NaClO2溶液脫硫過程中將SO2氧化為SO42-，ClO2-被還原為Cl-，結(jié)合電子守恒、電荷守恒及原子守恒書寫方程式為：2SO2+ClO2-+4OH-=2SO42-+2H2O+Cl-；脫硝反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理：增加壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，所以NO的轉(zhuǎn)化率提高；

(5)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在相同時(shí)間內(nèi)硫酸根離子的濃度增加的多，因此脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率，原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是二氧化硫的還原性強(qiáng)，易被氧化，還可能是NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高。