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）按每年全国发电燃煤8亿吨，煤中含硫质量分数以2%计，若不经过脱硫处理，则会有_______亿吨SO2排放到大气中（假设S全部转化为SO2）。

（2）下列物质中，能吸收SO2的有_______（填序号）。

a．氨水 b．酸性KMnO4溶液 c．生石灰 d．Na2CO3溶液

（3）某工厂采用(NH4)2SO3和NH4HSO3的混合溶液A吸收废气中的SO2并制备(NH4)2SO3·H2O，过程如下：

①“吸收”过程中，溶液中(NH4)2SO3和NH4HSO3物质的量之比变_____（填“大”或“小”）。

②“制备”过程中，溶液B中发生反应的化学方程式是 _____________________。

③检验产品(NH4)2SO3·H2O中含有少量SO42-的方法如下：取少量产品加水溶解，（将实验操作和现象补充完整）___________________________________。

（4）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被NO氧化的NH3和被O2氧化的NH3的物质的量之比为________________。

②氨氮比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>1.0时，烟气中NO含量反而增大，主要原因是__________________。

Answer 1

【答案】0.32 abcd 小 NH4HCO3 ＋ NH4HSO3= (NH4)2SO3·H2O↓＋ CO2↑ 加过量盐酸，充分振荡，再加氯化钡溶液，有白色沉淀产生 2：1 过量的NH3和O2反应生成NO（或4NH3+5O2=4NO+6H2O）

【解析】

（1）根据硫元素质量守恒计算；

（2）根据SO2的性质分析；

（3）将烟气通入(NH4)2SO3和NH4HSO3的混合溶液A，(NH4)2SO3吸收SO2得到溶液B：NH4HSO3，将NH4HCO3与溶液B混合得到(NH4)2SO3H2O，

①吸收过程的反应为：SO2+H2O+(NH4)2SO3=2NH4HSO3，据此分析；

②制备过程为NH4HCO3与溶液B NH4HSO3混合得到(NH4)2SO3H2O的反应；

③SO42-用酸化的氯化钡溶液检验，考虑排除亚硫酸根的干扰。

（4）①根据平衡常数的定义书写即可；从方程可知，4mol NH3被氧化为N2，失去电子为12mol，得到12mol电子的是4mol NO和1mol O2，其中4mol NO得电子8mol，1mol O2得电子4mol，据此计算；

②氨气与氧气的反应生成NO，据此分析；

（1）燃煤8亿吨，煤中含硫质量分数以2%，则硫元素的质量为0.16亿吨，产生的SO2中硫元素也为0.16亿吨，则m(SO2)×=0.16，解得m(SO2)=0.32亿吨；

（2）SO2为酸性氧化物，能与碱性溶液和碱性氧化物反应，氨水、Na2CO3溶液、生石灰均可吸收SO2，SO2同时具有还原性，能被强氧化剂酸性KMnO4溶液吸收；

故答案为：abcd；

（3）①吸收过程的反应为：SO2+H2O+(NH4)2SO3=2NH4HSO3，随着吸收，(NH4)2SO3转化，越来越少，NH4HSO3增多，(NH4)2SO3和NH4HSO3物质的量之比变小；

②溶液B中发生反应的化学方程式是：NH4HCO3 +NH4HSO3═(NH4)2SO3H2O↓+CO2↑；

③检验产品(NH4)2SO3H2O中含有少量SO42-，应先加酸除去亚硫酸根的干扰，再用氯化钡溶液检验，故方法为：取少量产品加水溶解，加过量盐酸，充分振荡，再加氯化钡溶液，有白色沉淀产生；

（4）①反应4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)，从方程可知，4mol NH3被氧化为N2，失去电子为12mol，得到12mol电子的是4mol NO和1mol O2，其中4mol NO得电子8mol，1mol O2得电子4mol，故其中被NO和O2氧化的NH3的比例为2：1；

②当氨氮比>1.0时，过量的氨气与氧气的反应生成NO，化学反应为4NH3+5O2=4NO+6H2O，所以烟气中NO浓度增大，烟气中NO含量增大。