【題目】煤燃燒的煙氣中含有SO2NO,直接排放會形成酸雨、污染大氣,因此對煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝具有重要意義。

(1)選擇性催化還原技術(shù)是目前成熟的煙氣脫硝技術(shù),即在金屬催化劑作用下,用還原劑(如NH3)選擇性地與NO反應(yīng)生成N2和H2O。

①已知:4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH = -905.5kJ/mol

N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH =+180 kJ/mol

則該方法中主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是(請補充完整):

4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g) ΔH =_________

②該方法控制反應(yīng)溫度在315~400℃之間,反應(yīng)不宜過低也不能過高的原因是_________。

③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]的大小會影響該方法的脫硝率。350℃時,只改變NH3的投放量,反應(yīng)物X的轉(zhuǎn)化率與氨氮比的關(guān)系如右圖,則X是_____(填化學(xué)式)。氨氮比由0.5增加到1.0時,脫硝主要反應(yīng)的平衡將向____________方向移動。當(dāng)氨氮比大于1.0時,煙氣中NO濃度反而增大,主要原因是___________。

(2)將煙氣中的SO2NO經(jīng)O3處理后,再用CaSO3懸濁液吸收,可脫硫、脫硝。

已知:O3氧化煙氣中SO2、NO的主要反應(yīng)為:

NO + O3NO2 + O2; 2NO + O2 2NO2; SO2+ O3SO3 + O2

用CaSO3懸濁液(pH=8)吸收經(jīng)O3處理后的煙氣時,NO2轉(zhuǎn)化為NO2-,離子方程式為

_____________。

② 在CaSO3懸濁液中加入Na2SO4溶液可提高NO2的吸收速率,請結(jié)合化學(xué)原理進(jìn)行解釋___________________________

③煙氣經(jīng)處理后最終得到Na+、NO2、SO42-的吸收t時,向吸收液中加入AgNO3溶液至SO42-恰好完全沉淀(即SO42-濃度等于1.0×10-5 mol·L-1)時,c(NO2)=_______mol/L。[t時,AgNO2亞硝酸銀Ksp= 9.0×10-4、Ag2SO4Ksp=4.0×10-5。]

【答案】 1625.5kJ/mol 溫度過低,反應(yīng)速率。ɑ驕囟冗^低,催化劑活性降低);溫度過高,使脫硝主要反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動,脫硝率降低 NH3 正反應(yīng) 過量氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO CaSO32NO22OHCaSO42NO2H2O CaSO3s+ SO42-(aq)CaSO4(s) + SO32-(aq),CaSO3轉(zhuǎn)化為CaSO4,使溶液中SO32-濃度增大,加快SO32-NO2的反應(yīng)速率。 4.5×10-4

【解析】試題分析:(1)①根據(jù)蓋斯定律計算4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g)的ΔH;②根據(jù)平衡移動、反應(yīng)速率選擇反應(yīng)條件;③增加一種反應(yīng)物,平衡正向移動;增大氨氣的濃度平衡將向正方向移動;當(dāng)氨氮比大于1.0時,氨氣過量,過量氨氣與氧氣發(fā)生4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)反應(yīng);(2)

用CaSO3懸濁液(pH=8)吸收經(jīng)O3處理后的煙氣時,NO2轉(zhuǎn)化為NO2-,N元素化合價降低被還原,CaSO3被氧化為CaSO4;

② 在CaSO3懸濁液中加入Na2SO4溶液,CaSO3轉(zhuǎn)化為CaSO4,使溶液中SO32-濃度增大。

t℃時,根據(jù)Ag2SO4Ksp=4.0×10-5可計算SO42-恰好完全沉淀時銀離子濃度,再根據(jù)AgNO2Ksp計算c(NO2);

解析:(1)①根據(jù)蓋斯定律

4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH = -905.5kJ/mol

N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH =+180 kJ/mol

①-②×4得4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g)的ΔH=1625.5kJ/mol;②溫度過低,反應(yīng)速率。ɑ驕囟冗^低,催化劑活性降低);溫度過高,使脫硝主要反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動,脫硝率降低,所以反應(yīng)溫度在315~400℃之間;③氨氣轉(zhuǎn)化率減小,所以應(yīng)該增大氨氣的投放;增大反應(yīng)物的濃度平衡將向正方向移動;當(dāng)氨氮比大于1.0時,氨氣過量,過量氨氣與氧氣發(fā)生4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)反應(yīng),所以NO濃度增加;

(2)用CaSO3懸濁液(pH=8)吸收經(jīng)O3處理后的煙氣時,NO2轉(zhuǎn)化為NO2-,N元素化合價降低被還原,CaSO3被氧化為CaSO4,離子方程式為CaSO32NO22OHCaSO42NO2H2O

② 在CaSO3懸濁液中加入Na2SO4溶液,CaSO3s+ SO42-(aq)CaSO4(s) + SO32-(aq)CaSO3轉(zhuǎn)化為CaSO4,使溶液中SO32-濃度增大,加快SO32-NO2的反應(yīng)速率CaSO3轉(zhuǎn)化為CaSO4,使溶液中SO32-濃度增大。

t℃時,根據(jù)Ag2SO4K/span>sp=4.0×10-5可計算SO42-恰好完全沉淀時銀離子濃度,根據(jù)AgNO2Kspc(NO2)= 4.5×10-4 。

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