Question

【题目】为更有效处理工业废气中排放的氮氧化物(NOx)、SO2等，减少大气污染。科学家不断对相关反应进行研究尝试。

(1)脱硝反应机理如图，Cu＋的作用是____________，C2H4参与的反应方程式 ______________ 。

(2) 选择性催化还原技术(SCR)是目前较为成熟的烟气脱硝技术，其反应原理主要为：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)；ΔH＝ -1627 kJmol-1

① 其中被NO和O2氧化的NH3的比例 ________ 。

②该方法应控制反应温度在315～400℃之间，反应温度不宜过高的原因是________ 。

③ 氨氮比 n(NH3)/n(NO) 会直接影响该方法的脱硝率。如图为350 ℃时，只改变氨气的投放量，NO的百分含量与氨氮比的关系图。当 n(NH3)/n(NO) >1.0时，烟气中NO含量反而增大，主要原因是_________________________________。

(3) 烟气脱硫、脱硝一体化技术是大气污染防治研究的热点。ClO2及NaClO2均是性能优良的脱硫脱硝试剂。

① ClO2在酸性条件下稳定，在NaOH溶液中可歧化为NaClO3和NaClO2，该反应的化学方程式为____。

② 某研究小组用ClO2进行单独脱除SO2实验时，测得SO2的脱除率随溶液pH变化如图所示。当3<pH<7时，随pH的增大，SO2脱除率逐渐降低，其原因是________；在pH约7.8之后，随pH的增大，SO2脱除率又开始升高，其原因是________。

Answer 1

【答案】催化剂 2C2H4 + 6Cu+(NO2) = 3N2 + 4CO2 + 4H2O + 6Cu+ 2:1 正反应放热，温度过高会降低NO的转化率 NH3和O2再次反应生成NO(或4NH3+5O2=4NO+6H2O) 2ClO2 + 2NaOH = NaClO3 + NaClO2 + H2O pH<7时，随着pH值的增大，ClO2的稳定性降低氧化性减弱，SO2的脱除率降低。 当pH>7.8后，随着碱性的增强，生成ClO2-增多，氧化性增强，SO2的脱除率上升

【解析】

(1) Cu＋在反应前后不变为催化剂；用乙烯进行脱硝（NO），从图示可以知道，乙烯被氧化成二氧化碳；
(2)①根据得到电子的比例计算；

②根据温度对速率和化学平衡的影响分析；

③根据过量氨气与氧气的反应的产物分析；
(3)① ClO2在NaOH溶液中可歧化为NaClO3和NaClO2，根据得失电子守恒写出该反应的化学方程式；

②由图可知，当3<pH<7时，随pH的增大，ClO2的稳定性降低，氧化性减弱，SO2脱除率逐渐降低；在pH约7.8之后，随pH的增大，生成ClO2-增多，氧化性增强，SO2脱除率又开始升高。

(1) 催化剂在化学反应前后性质、质量不变，图示中Cu＋在反应前后不变，为催化剂；用乙烯进行脱硝（NO），从图示可以知道，乙烯被NO氧化成二氧化碳(其中C由-2→+4)，NO自身被还原成N2(其中N由+2→0)，反应方程式为：2C2H4 + 6Cu+(NO2) = 3N2 + 4CO2 + 4H2O + 6Cu+，
因此，本题正确答案是：催化剂；2C2H4 + 6Cu+(NO2) = 3N2 + 4CO2 + 4H2O + 6Cu+；
(2)①由方程式4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)可知，该反应O2和NO都作氧化剂，1molO2得4mol电子，4molNO得8mol电子，因此被NO和O2氧化的NH3的比例为2:1，

因此，本题正确答案是：2:1；

②该方法应控制反应温度在315～400℃之间，反应温度不宜过高，温度过高，使脱硝的主要反应的平衡向逆方向移动，脱硝率降低，
因此，本题正确答案是：正反应放热，温度过高会降低NO的转化率；

③当 n(NH3)/n(NO) >1.0时，过量的氨气与氧气反应生成NO，所以烟气中NO浓度增大，
因此，本题正确答案是：NH3和O2再次反应生成NO；
(3)① ClO2在NaOH溶液中可歧化为NaClO3和NaClO2，反应的化学方程式为2ClO2 + 2NaOH = NaClO3 + NaClO2 + H2O，

因此，本题正确答案是：2ClO2 + 2NaOH = NaClO3 + NaClO2 + H2O；

②由图可知，当3<pH<7时，随pH的增大，ClO2的稳定性降低，氧化性减弱，SO2脱除率逐渐降低；在pH约7.8之后，随pH的增大，生成ClO2-增多，氧化性增强，SO2脱除率又开始升高。

因此，本题正确答案是：pH<7时，随着pH值的增大，ClO2的稳定性降低氧化性减弱，SO2的脱除率降低；当pH>7.8后，随着碱性的增强，生成ClO2-增多，氧化性增强，SO2的脱除率上升。