Question

燃煤烟气的脱硫（除SO₂）技术和脱硝（除NO_x）技术是环境科学研究的热点．下表列出了目前科学家正致力于研究的3种燃煤烟气的脱硫技术和脱硝技术的原理．

方法Ⅰ	用硫和氮的氧化物之间的相互转化联合进行的脱硫和脱硝技术
方法Ⅱ	用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2的脱硝技术
方法Ⅲ	用电化学原理将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的脱硫技术

（1）方法Ⅰ中有关反应如下：
NO₂（g）+SO₂（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）+NO（g）△H₁
NO（g）+NO₂（g）=N₂O₃（g）△H₂
N₂O₃（g）+2H₂SO₄（l）=2NOHSO₄（s）+H₂O（l）△H₃
4NOHSO₄（s）+O₂（g）+2H₂O（l）=4H₂SO₄（l）+4NO₂（g）△H₄
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）=2H₂SO₄（l）△H₅
则△H₁、△H₂、△H₃、△H₄、△H₅之间的关系为△H₅=

2△H₁+2△H₂+2△H₃+△H₄

．
（2）方法Ⅱ的脱硝机理如图1，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2所示．

①出该脱硝过程中乙烯和NO₂反应的化学方程式：

2C₂H₄+6NO₂=4CO₂+3N₂+4H₂O

．
②达到最佳脱硝效果，应采取的条件是

350℃（或340℃～360℃）、负载率3%

．
（3）方法Ⅲ中用电化学原理将SO₂转化为重要的化工原料H₂SO₄的装置如图（3）所示．

①写出通入SO₂的电极的电极反应式：

SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺

．
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

4：29

．

Answer 1

分析：（1）利用盖斯定律计算反应热；
（2）①根据反应物和生成物结合质量守恒定律书写化学方程式；
②根据图象判断最佳脱硝率的温度和负载率；
（3）①通入SO₂的电极为原电池的负极，发生氧化反应；
②根据原电池总反应2SO₂+2H₂O+O₂=2H₂SO₄结合硫酸浓度不变计算．

解答：解：（1）已知：①NO₂（g）+SO₂（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）+NO（g）△H₁
②NO（g）+NO₂（g）=N₂O₃（g）△H₂
③N₂O₃（g）+2H₂SO₄（l）=2NOHSO₄（s）+H₂O（l）△H₃
④4NOHSO₄（s）+O₂（g）+2H₂O（l）=4H₂SO₄（l）+4NO₂（g）△H₄
利用盖斯定律将①×2+②×2+③×2+④可得：2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）=2H₂SO₄（l）
则△H₅=2△H₁+2△H₂+2△H₃+△H₄，
故答案为：2△H₁+2△H₂+2△H₃+△H₄；
（2）①有由图1可知，C₂H₄和NO₂反应生成CO₂、N₂和H₂O，则反应的方程式为2C₂H₄+6NO₂=4CO₂+3N₂+4H₂O，
故答案为：2C₂H₄+6NO₂=4CO₂+3N₂+4H₂O；
②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℃），
故答案为：350℃（或340℃～360℃）、负载率3%；
（3）①通入SO₂的电极为原电池的负极，发生氧化反应，生成SO₄^2-，电极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+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%，解之得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，
故答案为：4：29．

点评：本题考查二氧化硫的污染及治理，热化学方程式以及原电池知识，题目综合度较高，难度中等，解答时注意认真分析题给信息，尤其是（3）题，注意从化学方程式的角度解答．