Question

随着现代工业的快速发展，SO₂烟气的排放量急剧增加。将SO₂还原为硫磺是目前烟气脱硫研究的热点。根据SO₂的反应状态，将SO₂还原法分为气相还原法和液相还原法。

Ⅰ.气相还原法—固体还原剂直接还原法

固体还原剂直接还原法是指在一定温度下（200℃～300℃）将SO₂烟气通过固体还原剂，使SO₂中的氧原子转移到固体还原剂上，从而实现SO₂的还原，其流程如下：

（1）再生塔中生成的物质______（填化学式）可在流程中循环使用。

（2）脱硫塔中发生反应的化学方程式为________。脱硫过程中，当产生48g单质S₂时，转移电子的物质的量为______mol。

Ⅱ.液相还原法—液相催化歧化制硫法

V.M Petrusevski等人用作为催化剂，在常温下，将NaHSO₃进行液相催化回收硫磺的工艺如下：

（3）下列仪器中，“操作”时不需要用到的是______（填标号）。

a.                b.            c.                d.

（4）催化NaHSO₃的反应过程为①_________（用离子方程式表示）；②。

（5）液相催化歧化制硫法具有反应条件温和、运行费用低等优点，然而其缺点是硫磺的回收率不会高于______%（保留1位小数）。

（6）若采用Na₂S溶液作为碱盐吸收液，随着吸收液pH的变化，会生成二次污染物______（填化学式）。

Answer

CaS CaS+2SO2CaSO4+S2 3 a 33.3 H2S

【解析】

Ⅰ.气相还原法—固体还原剂直接还原法

根据流程，在脱硫塔中CaS与SO2反应生成CaSO4和S2，在再生塔中精煤与CaSO4反应生成CO2和CaS，CaS循环使用，据此分析、结合相关知识作答。

Ⅱ.液相还原法—液相催化歧化制硫法

SO2烟气用碱盐吸收转化成NaHSO3，根据流程，加入NaI催化NaHSO3反应生成S和NaHSO4，总反应为，据此分析、结合相关知识作答。

Ⅰ.气相还原法—固体还原剂直接还原法

（1）根据流程，在再生塔中精煤与CaSO4反应生成CO2，C被氧化成CO2，则CaSO4被还原成CaS而在流程中循环使用，反应可表示为2C+CaSO4=CaS+2CO2↑，故答案为：CaS；

（2）根据“固体还原剂直接还原法是指在一定温度下（200℃～300℃）将SO2烟气通过固体还原剂，使SO2中的氧原子转移到固体还原剂上，从而实现SO2的还原”和流程，在脱硫塔中CaS与SO2反应生成CaSO4和S2，根据原子守恒，脱硫塔中发生反应的化学方程式为CaS+2SO2CaSO4+S2；在该反应中，CaS中S元素的化合价由-2价升至0价，SO2中S元素的化合价部分由+4价升至+6价、部分由+4价降至0价，生成1molS2转移4mol电子，当产生48g单质S2时转移电子物质的量为×4=3mol，故答案为：CaS+2SO2CaSO4+S2，3。

Ⅱ.液相还原法—液相催化歧化制硫法

（3）根据流程，“操作”是从含NaHSO4的溶液中获得NaHSO4·H2O，故“操作”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，蒸发浓缩时需要使用蒸发皿和坩埚钳，过滤时需要使用漏斗，则“操作”时不需要用到的是坩埚，答案选a；

（4）②的反应为，在②中I2将氧化成，I2被还原成I-，根据流程I-催化NaHSO3反应生成S和NaHSO4，I-是催化剂，在反应前后质量和化学性质不变，则①中I-将NaHSO3还原成S，I-被氧化成I2，根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒，①的离子方程式为，故答案为：；

（5）根据（4）的分析，液相催化歧化制硫法的总反应为，理论上3mol反应生成1molS，所以该法硫磺的回收率不会超过，即不会高于33.3%，故答案为33.3；

（6）若采用Na2S溶液作为碱盐吸收液，由于H2SO3的酸性强于H2S，SO2与Na2S溶液反应会生成H2S产生二次污染，故答案为H2S。