Question

【题目】有效脱除烟气中的SO2是环境保护的重要课题。

(1)氨水可以脱除烟气中的SO2。氨水脱硫的相关热化学方程式如下：

2NH3(g) +H2O(l) +SO2(g) =(NH4)2SO3(aq) ΔH= akJ·mol1

(NH4)2SO3(aq)+H2O(l) +SO2(g) =2NH4HSO3(aq) ΔH = bkJ·mol1

2(NH4)2SO3(aq) +O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) ΔH =ckJ·mol1

反应NH3(g) +NH4HSO3(aq) +O2(g) = (NH4)2SO4(aq)的ΔH=____kJ·mol1。

已知：SO2的国家排放标准为80mg·m3。氨水脱除烟气中的SO2是在吸收塔中进行的，控制其他实验条件相同，仅改变吸收塔的温度，实验结果如题图-1所示，为了尽可能获得NH4HSO3，则吸收塔合适的温度约为________。

A．25℃ B．31℃ C．35℃

(2)电解法可以脱除烟气中的SO2。用Na2SO4溶液吸收烟气中的SO2，使用惰性电极电解吸收后的溶液，H2SO3在阴极被还原为硫单质，阴极的电极反应式为_______。

(3)钠钙双碱法可高效脱除烟气中的SO2，脱硫的流程如题图-2所示。

①“吸收”时气液逆流在吸收塔中接触，吸收时不宜直接使用石灰乳的原因是_______。

②水溶液中H2SO3、HSO、SO随pH的分布如题图3所示，“再生液”用NaOH溶液调pH至7~9得到溶液X，溶液X吸收SO2时主要反应的离子方程式为______。

③已知Na2SO3的溶解度随着pH增大而减小。溶液X的pH对脱硫效率的影响如题图-4所示。当pH由6升高到7时，脱硫效率迅速增大的原因为______；当pH大于7时，随pH增大脱硫效率增速放缓的原因为______。

Answer 1

【答案】 B H2SO3 + 4e + 4H+ = S↓+ 3H2O 使用石灰乳会生成难溶的CaSO3，引起吸收塔堵塞 SO+ SO2 + H2O = 2HSO “再生液”中Na2SO3的浓度增大，吸收SO2的效率增强 随着pH进一步增大，“再生液”中Na2SO3的溶解度因pH增大而减小，Na2SO3会析出，Na2SO3浓度减小，脱硫效率增速放缓。

【解析】

利用盖斯定律进行计算，选择合适温度时，要使NH4HSO3的含量较多，二氧化硫和氨气的含量较少。根据化合价的变化写出电极反应式。二氧化硫会与石灰乳反应产物亚硫酸钙的溶解性分析。根据图像可以看出亚硫酸根的浓度在增大，写出亚硫酸根与二氧化硫反应的离子方程式。“再生液”中Na2SO3的浓度变化分析吸收效率的变化。根据Na2SO3的溶解度随着pH增大而减小分析。

(1)①2NH3(g) +H2O(l) +SO2(g) =(NH4)2SO3(aq) ΔH= akJ·mol1

②(NH4)2SO3(aq)+H2O(l) +SO2(g) =2NH4HSO3(aq) ΔH = bkJ·mol1

③2(NH4)2SO3(aq) +O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) ΔH =ckJ·mol1

根据盖斯定律，将(①-②+③)，可得到反应NH3(g) +NH4HSO3(aq) +O2(g) = (NH4)2SO4(aq)的ΔH=kJ·mol1；

实验结果如题图-1所示，为了尽可能获得NH4HSO3，则吸收塔合适的温度约为：温度在25℃是亚硫酸氢铵的量不多，31℃时亚硫酸氢铵的含量较多，氨气和二氧化硫的量较小，符合要求，35℃时亚硫酸氢铵的含量较多，氨气和二氧化硫的量较多，不符合要求，选择合适的温度是31℃，答案选B；

(2)H2SO3在阴极被还原为硫单质，硫元素的化合价从+4降低到0价，1molH2SO3失去4mol电子，阴极的电极反应式为H2SO3 + 4e + 4H+ = S↓+ 3H2O；

(3)①吸收二氧化硫时，不宜直接使用石灰乳的原因是：二氧化硫与石灰乳中的氢氧化钙反应生成亚硫酸钙，CaSO3属于难溶的物质，引起吸收塔堵塞；

② “再生液”用NaOH溶液调pH至7~9得到溶液X，主要含有亚硫酸钠，亚硫酸钠溶液吸收SO2生成亚硫酸氢钠，主要反应的离子方程式为：SO+ SO2 + H2O = 2HSO；

③从图像可以看出，当pH由6升高到7时，亚硫酸钠溶液的浓度在增大，脱硫效率迅速增大的原因是“再生液”中Na2SO3的浓度增大，吸收SO2的效率增强；当pH大于7时，Na2SO3的溶解度随着pH增大而减小，亚硫酸钠会析出，亚硫酸钠浓度减小，随pH增大脱硫效率增速放缓。