Question

3．煙氣的脫硫（除SO₂）和脫硝（除NO_x）都是環(huán)境科學研究的熱點．可以通過氧化還原反應或酸堿反應進行脫硫和脫硝．
完成下列填空：
（1）煙氣中含有一定量的氮氧化物（NOx），可以利用甲烷與NOx一定條件下反應，產(chǎn)物為空氣中含有的無害成分，從而消除污染．
寫出CH₄與NOx反應的化學方程式．4NOx+xCH₄→2N₂+xCO₂+2xH₂O
（2）用催化劑可以使NO、CO污染同時降低，2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），根據(jù)傳感器記錄某溫度下NO、CO的反應進程，測量所得數(shù)據(jù)繪制出如圖．
前1S內(nèi)平均反應速率v（N₂）．2.2.7×10^-4mol/（L•s）
第2S時的X值范圍．30.6＞x＞25.2
（3）為了除去煙氣有害氣體SO₂并變廢為寶，常用熟石灰的懸濁液洗滌廢氣，反應最終產(chǎn)物為石膏．而不采用澄清石灰水或熟石灰固體替代熟石灰懸濁液來吸收廢氣．說明理由：熟石灰懸濁液吸收SO₂速度快且脫硫率高．澄清石灰水中Ca（OH）₂濃度較小，吸收SO₂的量少；熟石灰固體與氣體接觸面小吸收速度慢且脫硫率低
（4）用標準濃度的酸性KMnO₄溶液可以測定空氣中SO₂含量．寫出此測定方法的離子方程式．5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺
（5）雙堿法是一種低成本高效率的脫硫方法．先用第一堿作為吸收劑，與含SO₂的煙氣在吸收塔中接觸發(fā)生反應，煙氣中的SO₂被吸收掉，然后脫硫廢液在另一反應器中再與第二堿反應，使溶液得到再生，再生后的吸收液循環(huán)利用．可用作第一堿a．可用作第二堿cd．（選填編號）
a  NaOH        b  Mg（OH）₂        c  石灰石         d  石灰．

Answer 1

分析 （1）氮的氧化物與甲烷反應轉(zhuǎn)化為無害成分，則應生成氮氣、二氧化碳、水；
（2）利用v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO），根據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比求v（N₂）；根據(jù)隨著反應進行反應速率越來越小分析；
（3）氫氧化鈣的溶解度較小，吸收SO₂的量少；
（4）酸性高錳酸鉀與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應，二氧化硫被氧化為硫酸根離子，高錳酸鉀被還原為錳離子，根據(jù)元素守恒，同時有氫離子生成；
（5）開始的煙氣中二氧化硫的含量較高，所以第一堿為NaOH溶液；脫硫廢液在另一反應器中再與第二堿反應，則該廢液中二氧化硫的含量較少，所以選擇石灰石或石灰均可．

解答 解：（1）根據(jù)元素守恒，氮的氧化物與甲烷反應轉(zhuǎn)化為無害成分，則應生成氮氣、二氧化碳、水，化學方程式是4NOx+xCH₄→2N₂+xCO₂+2xH₂O，
故答案為：4NOx+xCH₄→2N₂+xCO₂+2xH₂O；
（2）一氧化碳的反應速率為v（CO）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（36-30.6）×10{\;}^{-4}mol/L}{1s}$=5.4×10^-4mol/（L．s），同一化學反應同一時間段內(nèi)，各物質(zhì)的反應速率之比等于計量數(shù)之比，所以v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（CO）=2.7×10^-4mol/（L．s）；
因為隨著反應進行反應速率越來越小，所以第2S消耗的CO小于第1S的36-30.6=5.4，則第2s時的30.6＞x＞30.6-5.4=25.2，
故答案為：2.7×10^-4mol/（L．s）；30.6＞x＞25.2；
（3）因為氫氧化鈣的溶解度較小，得到的澄清石灰水的濃度較小，吸收SO₂的量少，所以熟石灰懸濁液吸收SO₂速度快且脫硫率高．熟石灰固體與氣體接觸面小吸收速度慢且脫硫率低，所以不用澄清石灰水或熟石灰的固體吸收二氧化硫，
故答案為：熟石灰懸濁液吸收SO₂速度快且脫硫率高．澄清石灰水中Ca（OH）₂濃度較小，吸收SO₂的量少；熟石灰固體與氣體接觸面小吸收速度慢且脫硫率低；
（4）酸性高錳酸鉀與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應，二氧化硫被氧化為硫酸根離子，高錳酸鉀被還原為錳離子，根據(jù)元素守恒，同時有氫離子生成，離子方程式是5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
（5）開始的煙氣中二氧化硫的含量較高，所以第一堿為NaOH溶液；脫硫廢液在另一反應器中再與第二堿反應，則該廢液中二氧化硫的含量較少，所以選擇石灰石或石灰均可，生成的硫酸鈣被氧氣氧化最終得到硫酸鈣，可被重新利用，故答案為：a；cd．

點評 考查氮的氧化物與二氧化硫的性質(zhì)、對工藝的分析以及環(huán)境污染等，為高考常見題型和高頻考點，難度不大，注意相關(guān)基礎知識的積累．