11 第一板块 层级Ⅲ 活动项目(二) 基于真实情境分析氯酸氧化法脱硫脱硝工艺（Word教参）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（新教材Ⅱ 山东专用）

 

活动项目(二)　基于真实情境分析氯酸氧化法脱硫脱硝工艺

氯酸氧化法脱硫脱硝工艺图示

1．已知在氧化吸收塔中发生如下两个反应，请结合价类二维分析氧化吸收塔中的脱硫脱硝过程。

13NO＋6HClO3＋5H2O===6HCl＋10HNO3＋3NO2

3SO2＋HClO3＋3H2O===3H2SO4＋HCl

提示：结合反应可知HClO3能同时氧化NO与SO2，但有部分NO转化为NO2，SO2被氧化为H2SO4，所以在氧化吸收塔中完成了脱硫与部分脱硝。

2．氧化吸收塔中未完全吸收的烟气将进入碱式吸收塔中进一步处理，请结合工艺图、价类二维分析碱式吸收塔中可能发生的化学反应。

提示：碱式吸收塔中含NaOH，可发生反应：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O；而 从 价 维 可 知Na2S作为还原剂能还原NO2，可发生反应：Na2S＋2NO2===Na2SO4＋N2。

3．理论上NaOH 或Na2S 均可处理NO2，为何碱式吸收塔中要同时加入这两种吸收液？

提示：在实际工业中，除了考虑物质转化以外，还需要考虑成本、脱除效率、反应条件、设备等因素。

4．氧化吸收塔中吸收液pH对脱硫脱硝效率的影响结果如下图，请应用价类二维模型进行分析。

提示： pH增大使HClO3的氧化性降低，降低了脱硫脱硝效率，因此二者曲线均下降。另外吸收液pH增大，溶液中OH－浓度增大，可以从物质的类维(酸性氧化物)对SO2进行吸收，所以脱硫效率相对于脱硝下降的幅度不大。

 

归纳·融通

价类二维是分析物质性质及其转化的模型，但在实际问题中除了结合价类二维外，我们还需要结合热力学、动力学、绿色化学、工程思维等，图示如下：

 

[类题迁移]

1．煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，是大气的重要污染源之一，用Ca(ClO)2溶液对模拟烟气[n(NO)∶n(SO2)＝2∶3]同时进行脱硝脱硫，分别生成NO、SO。NO、SO2脱除率与时间关系如图所示，下列说法不正确的是(　 )

A．脱除NO的反应：2NO＋3ClO－＋H2O===2H＋＋2NO＋3Cl－

B．依图信息，在80 min时，吸收液中n(SO)∶n(Cl－)＝1∶1

C．SO2脱除率高于NO的原因可能是SO2在水中的溶解度大于NO

D．随着脱除反应的进行，吸收剂溶液的H＋浓度增大

解析：选B　Ca(ClO)2溶液脱除NO的反应生成Cl－和NO，根据质量守恒和得失电子守恒配平方程式为2NO＋3ClO－＋H2O===2H＋＋2NO＋3Cl－，故A正确。2NO＋3ClO－＋H2O===2H＋＋2NO＋3Cl－，SO2＋ClO－＋H2O===2H＋＋SO＋Cl－，发生的两反应都使H＋浓度增大；已知n(NO)∶n(SO2)＝2∶3；依据图中信息及离子方程式中的比例关系得：在80 min时，NO脱除率为40%，即反应的NO为2 mol×40%＝0.8 mol，生成1.2 mol Cl－；SO2脱除率为100%，即3 mol SO2全部反应生成3 mol Cl－，所以Cl－共3 mol＋1.2 mol＝4.2 mol；吸收液中n(SO)∶n(Cl－)＝3 mol∶4.2 mol＝5∶7，故B错误，D正确。根据SO2和NO气体在水中的溶解度：SO2大于NO，SO2比NO更易溶于水，更容易发生反应；SO2脱除率高于NO的原因可能是SO2在水中的溶解度大于NO，故C正确。

2．由次氯酸钠碱性废水(含有杂质Ca2＋)处理硫酸工业尾气的流程如下：

(1)次氯酸钠不稳定，温度较高时会分解生成NaClO3，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

(2)控制合适的条件有利于提高SO2的吸收率(脱硫率)。

①脱硫时需保持溶液呈碱性，此过程的主要反应之一为SO2＋2OH－===SO＋H2O；另一个为氧化还原反应，请写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②提高脱硫率的可行措施有___________________________________________(填字母)。

a．加快通入尾气的速率

b．吸收塔中喷淋的碱液与气体逆向接触

c．提高碱液pH

③温度控制在40～60 ℃之间，脱硫率较高，原因是________________________________________________________________________。

(3)脱硫完成后过滤，滤渣的主要成分为_______________________________(填化学式)。

(4)为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的MgSO4，写出该反应的化学方程式：______________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)为研究“CO还原SO2”的新技术，在反应器中加入0.10 mol SO2，改变加入CO的物质的量，反应后体系中产物随CO的变化如图所示。其中产物Y的化学式是____________。

(6)研究表明：NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝。写出废气中的SO2与NaClO2反应的离子方程式：_____________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)次氯酸钠不稳定，温度较高时会分解生成NaClO3，说明次氯酸钠自身发生氧