Question

通过多种方法对废水废气脱硝，可以减轻含氮物质对环境的污染。

(1)在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌的作用，将NO₂^-和NO还原成N₂实现脱硝的过程，称为反硝化。污水处理厂以甲醇作碳源实现硝酸盐的反硝化过程分两步进行：

3NO₃^-(aq)＋CH₃OH(l)=3NO₂^-(aq)＋CO₂(g)＋2H₂O(l)；ΔH＝－398.9 kJ·mol^－1

2NO₂^-(aq)＋CH₃OH(l)=N₂(g)＋CO₂(g)＋H₂O(l)＋2OH^－(aq)；ΔH＝－91.5 kJ·mol^－1

反应6NO₃^-(aq)＋5CH₃OH(l)=3N₂(g)＋5CO₂(g)＋7H₂O(l)＋6OH^－(aq)的ΔH＝______kJ·mol^－1。

(2)在船舶废气的脱硝工艺中，采用无隔膜电解法对海水进行电解，再用循环喷淋模式对船舶废气进行脱硝。

①使用惰性电极对海水电解。由于采用无隔膜电解槽，阳极产物大部分是ClO^－，同时会有少量Cl₂、ClO₃^-生成，则电解生成ClO₃^-的电极反应式为________。

②一段时间后，随电解海水中ClO^－含量的不断增加，经循环喷淋系统吸收的废气中NO脱除率不断增加，而NO₂的脱除率却有所下降，这是由于NO被氧化为NO₂，该反应的离子方程式为_________________________。

③电解海水溶液的pH对氮氧化物的去除率会产生一定影响，见下图。当电解液pH从5.5下降至4.5过程中，NO和NO_x的脱除率快速上升的原因是________________。综合考虑脱硝效率、后期处理、设备使用等因素，选择电解海水溶液的最佳pH为________。

(3)锅炉的烟气脱硝处理常采用以氨为还原剂进行催化还原，主要反应如下：

4NH₃＋4NO＋O₂=4N₂＋6H₂O①　

4NH₃＋6NO=5N₂＋6H₂O②

当反应温度过高时，NH₃会发生以下反应：

4NH₃＋3O₂=2N₂＋6H₂O③　

4NH₃＋5O₂=4NO＋6H₂O④

在反应②中当生成1 mol N₂时，转移的电子数为________mol。随着反应温度升高，脱硝效率降低的原因可能是________。

Answer

－1 072.3 Cl－＋3H2O－6e－=ClO3-＋6H＋ NO＋ClO－===NO2＋Cl－ 酸性增强时，有效氯ClO－转化为HClO和Cl2，它们的氧化性强于ClO－或Cl2与NO的反应是气相反应，接触更充分 7～7.5 2.4 高温时NH3发生氧化反应③④，导致还原剂NH3被大量消耗(或NH3发生氧化反应④会再产生NO)

【解析】

(1)利用盖斯定律计算；

（2）①惰性电极做阳极，阴离子在阳极失去电子被氧化，氯离子被氧化生成氯酸根离子，依据电荷守恒写出离子方程式；

②次氯酸根离子把一氧化氮氧化成二氧化氮，自身被还原成氯离子，依据电子守恒，电荷守恒写出离子方程式；

③酸性增强，次氯酸根离子转化为次氯酸和氯气，氧化性增强，去除率增大；

（3）利用电子守恒进行计算。

（1）①3NO3-(aq)＋CH3OH(l)=3NO2-(aq)＋CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝－398.9 kJ·mol－1

②2NO2-(aq)＋CH3OH(l)=N2(g)＋CO2(g)＋H2O(l)＋2OH－(aq)；ΔH＝－91.5 kJ·mol－1

有盖斯定律：2×①+②×3得：6NO3-(aq)＋5CH3OH(l)=3N2(g)＋5CO2(g)＋7H2O(l)＋6OH－(aq)的ΔH＝－1 072.3 kJ·mol－1

故答案为：－1 072.3；

（2）①氯离子在阳极被氧化成氯酸根离子，失去6个电子，利用原子守恒该反应的离子方程式是Cl－＋3H2O－6e－=ClO3-＋6H＋，

故答案为：Cl－＋3H2O－6e－=ClO3-＋6H＋；

②次氯酸根离子把一氧化氮氧化成二氧化氮，自身被还原成氯离子，依据电子守恒，电荷守恒写出离子方程式：NO＋ClO－=NO2＋Cl－，

故答案为：NO＋ClO－=NO2＋Cl－；

③当电解液pH从5.5下降至4.5过程中，生成的次氯酸增多，次氯酸的氧化性强，还有一部分会生成氯气，与一氧化氮发生气相反应，速率加快，考虑设备的耐腐蚀性和去除率，选择溶液的酸碱性在中性附近，

故答案为：酸性增强时，有效氯ClO－转化为HClO和Cl2，它们的氧化性强于ClO－或Cl2与NO的反应是气相反应，接触更充分；7～7.5 ；

（3）反应4NH3＋6NO=5N2＋6H2O中当生成1 mol N2时，消耗氨气的物质的量是0.8mol，失电子数等于0.8mol×[(0-（-3）)]=2.4mol，随着反应温度的升高，NH3发生氧化反应③④，导致还原剂NH3被大量消耗(或NH3发生氧化反应④会再产生NO)，使脱硝效率降低，

故答案为：2.4；高温时NH3发生氧化反应③④，导致还原剂NH3被大量消耗(或NH3发生氧化反应④会再产生NO)。