江苏高三化学一轮复习 高考特训9 脱硫与脱氮（练习）教师卷

高考特训9脱硫与脱氮

1.(2024・连云港期末)下表列出了五种燃煤烟气脱硫的方法。

方法I用Na2s03溶液吸收S02

方法H用生物质热解气(主要成分为CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成S

方法IH用H2O2溶液吸收SO2

方法IV用NaClO碱性溶液吸收SO?

方法V石灰•石膏法吸收S02

(1)方法I中吸收SO2后的溶液通过(填字母)可使吸收液再生。

A.加热B,加入适量NaOH

C.通入02

(2)方法II中CO还原SO,反应的化学方程式为2co+SO?=S=S+2co2。

(3)方法III在脱硫塔中进行，在脱硫的同时可得到产品硫酸。由于H2O2对热不稳定且硫酸浓度大也会

导致其分解产生。2,需定时向脱硫塔中补充盐或水)。

NaCIO碱性溶液

t处理后的气体

NaCI,Na2sO,盐溶液

(4)方法IV按如图所示方式，将含有SO2烟气利NaClO碱性溶液通入反应釜。

①该反应中的离子方程式为C1O+SO2+2OH-=C「+S*+H2O。

②反应釜中采用“气■液逆流”接触吸收法的优点是让烟气和吸收液充分接触，提高SO?的吸收效率。

(5)工业上方法V的转化流程如下：

Ca(OH)：悬浊液辄气

____1,杵i次输送,___1__,

含S0：烟气T吸收塔I出」一—化塔iCaS0/2H@

①氧化塔内发生反应的化学方程式为2CaSC)3+O?+4Hq=2CaSOj2H8。

②若用NaOH溶液代替Ca(OH)2悬浊液，增加了生产成本，但可以防止亚硫酸钙在输送中容易造成

管道堵塞。

【解析】⑴方法I中吸收SO2后的溶液为NaHSOa溶液,2NaHSOaW=Na2so3+SO2t+H2O、

NaHSO3+NaOH=Na2sO3+H2O,A、B正确；NaHSCh易被氧气氧化为NaHSO4，C错误。OH?。?对热

不稳定且硫酸浓度大也会导致HQ2分解，故需定时向脱硫塔中补充水。(5)②CaSCh不溶于水，在输送过

程中容易造成管道堵塞。

2.(2024・扬州期末)氮氧化物(NO、NO2)是当前环境保护研究的热点课题。

(1)氮氧化物大量排放对环境造成的影响有(硝酸型)酸雨(或光化学烟雾或破坏臭氧层等)(写出一点)。

(2)烟气中的NO经03处理后更易被去除。NO与。3反应的化学方程式为NO+O3==N02+O2。室温

下，固定NO的物质的量，改变加入03的物质的量，反应一段时间后体系中〃(NO)和H(N02)随反应前

〃(03):〃(NO)的变化如图1所不。当”(Ch):H(NO)>1时，反应后NO2的物质的量减少，原因是Q3将NO?

氧化为更高价态氮氧化物。

O150

E100

4

X50

6

N

W

跟

图1图2图3

(3)某小组为验证NO与炽热的铜粉(红色)发生反应：2CU-2NO=^=2CUO+N2,设计如图2所示的

方案：

①能证明NO和Cu反应的实验现象是玻璃管中粉末由红色变为黑色。

②装置中每生成2.24L(标准状况)N2，转移电子的物质的量是014mo1。

③已知：酸性KMnO4溶液吸收NO后会生成Mi/、NO时写出烧杯中发生反应的离子方程式：

3MnO于+5NO+4H'=3Mn2'+2HgO+5NO『。

(4)某含Fe2‘化合物的溶液可吸收NO、NOz并使氮氧化物与Fe?+化合物结合。用该溶液处理含NO、

NO2的烟气，相同条件下氮氧化物的去除率与烟气中氧气体积分数的关系如图3所示。

①烟气中氧气的体积分数介于0〜2%时，氧气体积分数增大有利于NO转化为NO?,该反应的化学

方程式为2NO+O2=2NO2。与NO相比，NO?更易被溶液吸收去除，原因是NCh在溶液中的溶解度更大。

②烟气中氧气的体积分数介于2%〜8%时，随着O?体积分数的上升，氮氧化物去除率减小，原因是

氧气将Fe?+氧化。

3.(2024・尢锡期末)燃煤烟气中的SO2可用多种方法脱除。

I：氧化还原脱除法

(I)使用碘液脱除的反应机理如图1所示。

①SO2与12反应的离子方程式为32rH2+2H?O=4H++2「+SOR

②将H2sCU与《分离的方法是用四氯化碳等有机溶剂萃取。

③该方案的优点是h可以循环利用；氧化剂易于获得。

⑵用NaClO碱性溶液催化脱除时，用2。3的催化机理如下：

-

(a)Ni2O3+CIO-*NiO2+CI-；

(b)NiO2+ClO—4O1+C1-t-Ni2O3；

(c)SO2+[O]+H2O+OH~—*SOf+H2O

①活性氧［0］具有极强氧化性的原因是氯原子最外层电子数为6,易于得到电子。

②NaCIO碱性溶液脱除SO?的总反应的离子方程式是SO2+C1O-+2OH==H2O+CT+SO版。

II：碱液脱除法

(3)用Na2c03溶液、氨水脱除S02。已知25c时,含硫物种(即水溶液中H2so3、HSO(、SO「)随pH

变化如图2所示。

①当用Na2cCh溶液吸收SO2至溶液的pH为4时，发生反应的离子方程式是2SO2+CO^+

H2O=2HSOf+CO2t。

②当用氨水吸收SO2至溶液的pH=7时，NH；与溶液中HSO3、SOf■的浓度关系是C(NH；)=2£@QB

+c(HSOy)。

③由实验测得氨水脱除SO?时，脱硫效率随pH的变化如图3所示。在pHV6时，随着pH增大，脱

硫效率增大的可能原因是碱性增强，有利于亚硫酸电离，从而促进S02溶解和反应;在pH大于6时，随

着pH增大，脱硫效率变化脱大的可能原因是碱性过强，有利于氨气的生成，削弱了溶液的碱性，从而不

利于SO?的吸收和反应。

【解析】(3)①由图可知，pH为4时硫元素主要以HSO,存在。②氨水吸收S02,溶液中电荷守恒

式为C(NH4)+c(HF)=2c(SOf)4-c(HSOJ)+c(OH,溶液的pH=7即c(H)=c(OH~),所以c(NH；)=

2c(SOr)4-c(HSO3)o

4.(2024・镇江期末)氨氮(NH；)是含氮废水中常见的氮元素存在形态。除去水体中氨氮常见方法如下：

(1)沉淀法

Mg2+、POf氨氮生成MgNH4PO4-6H2O沉淀可达到去除氨氮的目的。

己知：i.含磷微粒在pH=8〜1()时主要存在形式为HPO?；

ii.Mg3(PO,2为沉淀。

①请写出pH=9时，沉淀法去除NH；离子方程式为

乂.2++!^^+1^1{1+5丛0+0汁=乂£1>01^046%0I.

②氨氮去除率与含磷微粒浓度随pH变化如图1所示，解释pH>10时氨氮去除率随pH变化的原因：

出>10时，,与PO；反应生成MR3(PO“2沉淀，Mg?'与OK反应生成Mg(OH，沉淀，使氨氮去除率

降低。

(2)氧化法

废水中加入适量的NaClO溶液，控制pH在6〜7,可将氨氮转化为无毒物质，该过程发生了3个反应：

i.CIO+H+=HC1O

ii.NH；+11。0==冲1£1+酎+氏0(非氧化还原反应)

+

iii.2NH2CI+HC1O=N2+3H+3C1"+H2O

①为了完全从废水中去除氨氮，加入的NaClO与水体中NH；物质的量之比最小是3:2,

②已知：水体中以+1价形式存在的氯元素有杀菌消毒的作用，被称为“余氯”，该水体中的“余氯”

除C1CT外还有NH?C1、HC1O(写化学式H

③为研究空气对NaClO氧化氨氮的影响，其他条件不变，增加单位时间内通入空气的屈，发现氨氮

去除率几乎不变。其原因可能是蛇(填字母)。

a.02的氧化性比NaClO弱b.空气中的N2进入溶液中

C.O2在溶液中溶解度比较小

【解析】⑴①pH=9时，含磷微粒主要存在形式为HP03,Mg2+、HPO3、NH」生成MgNH4P。4・6比0

2+-

沉淀，离子方程式为Mg+HPOf+NH；+5H2O+OH=MgNH4PO4-6H2Ol。⑵①从废水中去除氨氮,

总反应为3C1CT+2NH；=3C「+N2t+2H++3H2O,CRT与物质的量之比最小是3：2。②由三个

反应可知,体系中+1价C1存在形式有CIO,NH2cl和HC10。

5.(2024・常州中学)烟气中常常含有大量SO?、H2s等大气污染物，需经过净化处理后才能排放。

图1

(1)除去燃煤产生的废气中的SO2的过程如图1所示。

①过程I是一部分SO2发生催化氧化反应，若参加反应S02和02的体枳之比为4：3,则反应的化学

方程式为4sCh+30?+2Cu+2HQ：^^2CUSO4+2H2sOj。

②过程n利用电化学装置吸收另一部分so2，使得cu再生，该过程中阳极的电极反应式为皎口

+2H2O=SO—+4H\

(2)JUFeKSOS吸收液脱除H2s的原理如下：

+

反应I：H2s(g)H2s(aq)、反应II：H2S(aq)H+HS-

反应HI：HS-+2Fe3+SI4-2Fe2++H\

一定条件下测得脱硫率与Fe?+浓度关系如图2所示。

①吸收液经除S后可进行再生，较经济的再生方法是通入足量02(或空气)。

②当Fe3+的浓度大于10g/L时，浓度越大，脱硫率越低的原因是Fe3+浓度增大，pH减小，使反应(II)、

(III)的平衡向逆反应方向移动，且DH减小因素超过反应(HI)浓度增大因索。

(3)我国科学家研究在活性炭催化条件下将煤气中的H2s协同脱除，部分反应机理如图3所示。

①H2s中S元素的转化过程可描述为在催化剂作用下转化为S、SO2、CS2等物质。

②从物质转化与资源综合利用角度分析，该过程初步达到的目的为实现煤气中H2s的脱除，同时产

生清洁能源H2。

【解析】⑴①过程I中Cu、SO2、O2和H20生成CuS04和H2so4,设参加反应的SO?和。2分别

为4mol、3mol,根据得失电子守恒可知参加反应的Cu的物质的量为2mol,故可写出该反应的化学方程

式，②电解池中阳极发生氧化反应，阳极上S02失电子生成S04,⑵①吸收液除去S后PE离子为Fe?+

和H+,吸收液再生需将Fe?+氧化为Fe3+,较经济的方法为通入足量0乂或空气)。②F¥+水解使溶液显酸

性，c(Fe3+)增大，c(H')增大，反应(II)、(川)平衡逆向移动且pH减小因素超过反应(IH)中c(Fe3+)增大因素,

所以Fe*浓度越大，脱硫率越低:(3)①分析题图中箭头的指向及有关物质可知，反应中H2s中的S元素

在催化剂作用下转化为S、SO?、CS2等物质。

6.(2024.南京二模)高效氧化剂亚氯酸钠(NaCQ)常用于烟气脱硝(NOJ和废水脱除氨氮。

(DNaClO?的制备。一种制备NaCKh的过程可表示如下：

SO：HQ

NaCIO；»II0。：-I一z

re八—►反J应yI--------►反.L应2►NaCIO：

NaHSO.NaOH

①“反应2”的化学方程式为2c102+H202+2Na0H-2NaClC>2+02t+2H2O。

②“反应1”的产物CI02经净化后常作为饮用水消毒剂替代传统的Ck，从消毒后饮用水水质和消毒

效率(单位质量消毒剂被还原时得电子数)的角度考虑，用C。替代Cb的原因是灯避免产生对人体有害的

有机氯化物，」目C1O2的消毒效率是Cb的2.63倍。

(2)NaQCh溶液对烟气脱硝。

①酸性条件下，Fe3+可催化溶液中的NaClOz产生氧化性更强的。Ch气体，总反应可表示为5cl09+

4H'M=4C1O2+C「+2H2O。请补充完整过程II的离子方程式：

I.Fe3++C102=FcC102;II.FcCl®=Fe2'+CQ：

2++3+

HL5Fe4-CIO24-4H=5Fe+Cl+2H2O<.

②Fr+催化NaCICh溶液脱硝。其他条件相同时,烟气中NO氧化率随c(Fe3+)、反应温度的变化分别

如用1、图2所示。

(

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图1图2图3

i.NO氧化率随c(F03+)增大而增大的原因是催化剂Fc3一的浓度增大，生成氧化性更强的CIO2速率加

快，NO的氧化率提高。

ii.温度升高，NO氧化率先增大后减小的可能原因是温度升高，Fe3一催化NaClO?牛成的反应速

率加快，C1O2氧化NO的速率加快：C1O2和NO在水中的溶解度减小，导致NO氧化速率减慢。温度低于

60℃时，以前者为主，高了60°C时，以后者为主。

(3)NaQCh溶液处理氨氮废水。向一定量酸性氨氮废水中加入一定体积已知浓度的NaQCh溶液，用传

感器测得溶液中NH；与NO：含量随反应时间的变化如图3所示。判断该实验中被氧化的NH：是否全部转

化为NO：的依据为一定时间内，相同体积溶液中，若NH；减少的质显与NOJ曾加的质量的比值约为9：39

则被氧化的NH｝几乎全部转化为NO丁。

【解析】⑴②----=2.63,故CIO2的消毒效率是Cb的2.63倍。

^7X2

7.(2024.苏锡常镇一模)高础煤中含有神硫铁(FeAsS)等物质。燃煤产生的烟气中含NO、SO?、粉尘等,

经过SCR脱硝除去NO,粉尘经沉降得到粉煤灰。

(I)燃煤固硫

①燃用裔珅煤时加入牛.石灰将大部分硫元素转化为CaSO涌化学式)留在煤渣中.

②高神煤燃烧过程中，伸硫铁在高温下被氧化成AS2O3释放到烟气中，写出该反应的化学方程式：

2FeAsS+5O2=^S=AS2Ot+FezCh+2sO2。

(2)SCR脱硝(脱除烟气中的NO)

在烟气中加入适量氨气，用帆氧化物作催化剂将NH3、NO、O2转化为N2。烟气中含有的AS2O3会使

钮氧化物催化剂中毒。

①在SCR脱硝的反应中还原剂为N旦式填化学式)。

②研究发现硅中毒机理