Question

我国是以煤炭为主要能源的发展中国家，煤炭燃烧产生的烟气中含有大量的NO_x和SO₂，带来了严重的大气污染。某化工小组进行了ClO₂协同氨水法脱除模拟烟气中NO_x和SO₂的实验研究，其流程如图：

回答下列问题：

（1）制备“模拟烟气”时应首先向装置管道内通入__，目的是__。

（2）“喷淋液”中所含ClO₂可通过向酸性氯酸钠溶液中加入葡萄糖的方法制备，同时产生CO₂等物质，则该反应的离子方程式为__，还可将葡萄糖替换为__（填字母标号）。

A.FeCl₃溶液    B.SO₃    C.甲醇    D.酸性KMnO₄溶液

（3）利用ClO₂协同氨水进行脱硫脱硝净化时，污染性气体脱除效率变化情况如图所示，则该脱除技术的最佳温度应为__℃，喷淋塔中可能产生的一种副产物的化学式为__，该物质的常见用途是__。

（4）传统湿式氨法烟气处理技术以尿素[CO(NH₂)₂]热水解产生的NH₃溶于水为喷淋液。在催化剂作用下，喷淋除去NO过程中有一种无污染气体生成，该反应的化学方程式为__。

（5）该化工小组设定模拟烟气流量am³/h，进口NO质量浓度bmg/m³，吸收液循环量cL/h，通过离子色谱测定脱除前后吸收液中主要离子浓度如下表所示，则NO的脱除率为__（用含有a、b、c的代数式表示）。

离子种类 浓度数据	ClO2 (mg/L)	Cl^- (mg/L)	SO4^2- (mg/L)	SO3^2- (mg/L)	NO3^- (mg/L)	NO2^- (mg/L)
吸收前	150	43.54	——	——	——	——
吸收后	12.62	110.49	213.64	——	62.00	——
反应前后差值	137.38	66.95	213.64	——	62.00	——

注：“——”表示该离子低于检测极限，可以认为不存在。

Answer

N2 排尽装置中空气，防止NO被O2氧化 24ClO3-+C6H12O6+24H+=24ClO2↑+6CO2↑+18H2O C 40 NH4Cl或(NH4)2SO4或NH4NO3 作氮肥 4NH3+6NO5N2+6H2O ×100%

【解析】

(1)模拟烟气中含有一氧化氮，易被空气中的氧气氧化；

(2)根据题意信息，结合物料守恒书写反应方程式，反应中葡萄糖做还原剂；

(3)根据图示分析，脱除效率最高点对应的温度为最佳温度；ClO2、NOx和SO2可与氨水反应生成相应的铵盐，结合铵盐在生活中的作用分析；

(4)氨气、一氧化氮，两者在催化剂的作用下反应，生成一种无污染的气体，由元素守恒可推知，生成物为氮气和水；

(5) 该化工小组设定模拟烟气流量am3/h，进口NO质量浓度bmg/m3，可计算出每小时通入的烟气中含NO的质量，根据表格数据显示，NO被转化为NO3-，根据氮原子守恒可计算出每小时被转化的NO的质量，进而计算出NO的脱除率。

(1)模拟烟气中含有一氧化氮，易被空气中的氧气氧化，制备“模拟烟气”时应首先向装置管道内通入N2，排尽装置中空气，防止NO被O2氧化；

(2) “喷淋液”中所含ClO2可通过向酸性氯酸钠溶液中加入葡萄糖的方法制备，同时产生CO2等物质，则该反应的离子方程式为：24ClO3-+C6H12O6+24H+=24ClO2↑+6CO2↑+18H2O；该反应中葡萄糖做还原剂，FeCl3溶液、SO3、.酸性KMnO4溶液均为氧化剂，只有C甲醇具有还原性，答案选C；

(3)根据图示分析，脱除效率最高点对应的温度为最佳温度，脱除效率最佳温度为40℃，ClO2具有氧化性，一定条件下可与NOx、SO2发生氧化还原反应生成硫酸、硝酸和盐酸，再与氨水反应生成硝酸铵、硫酸铵、氯化铵，铵盐在生产生活中常用作氮肥；

(4)由题意可知，传统湿式氨法烟气处理技术的反应物为氨气、一氧化氮，两者在催化剂的作用下反应，生成一种无污染的气体，由元素守恒可推知，生成物为氮气和水，配平后化学方程式为：4NH3+6NO5N2+6H2O；

(5)该化工小组设定模拟烟气流量am3/h，进口NO质量浓度bmg/m3，则每小时通入的模拟烟气中NO的质量am3/h×bmg/m3×1h=abmg，根据表格数据显示，NO被转化为NO3-，每小时生成的硝酸根的质量为62.00mg/L×cL/h×1h= 62cmg，根据氮原子守恒，一氧化氮与硝酸根离子的关系式为NO~ NO3-，则当每小时有62cmg硝酸根生成时，吸收一氧化氮的质量为30cmg，故NO的脱除率=×100%=×100%= ×100%。