Question

【題目】有效去除大氣中的H2S、SO2以及廢水中的硫化物是環(huán)境保護(hù)的重要課題。

（1）去除廢氣中H2S的相關(guān)熱化學(xué)方程式如下：

2H2S(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2SO2(g)；ΔH=akJ·mol-1

2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(l)+3S(s)；ΔH=bkJ·mol-1

反應(yīng)2H2S(g)+O2(g)=2H2O(l)+2S(s)的ΔH=__kJ·mol-1。

為了有效去除廢氣中的H2S，在燃燒爐中通入的H2S和空氣(O2的體積分?jǐn)?shù)約為20%)體積比一般控制在0.4，理由是__。

（2）電化學(xué)氧化法是一種高效去除廢水中硫化物的方法，電解NaHS溶液脫硫的原理如圖1所示。堿性條件下，HS-首先被氧化生成中間產(chǎn)物Sn2-，S n2-容易被繼續(xù)氧化而生成硫單質(zhì)。

①陽極HS-氧化為S n2-的電極反應(yīng)式為___。

②電解一段時間后，陽極的石墨電極會出現(xiàn)電極鈍化，導(dǎo)致電極反應(yīng)不能夠持續(xù)有效進(jìn)行，其原因是___。

（3）用CO(NH2)2(N為-3價)水溶液吸收SO2，吸收過程中生成(NH4)2SO4和CO2。該反應(yīng)中的氧化劑是__。

（4）在一定條件下，CO可以去除煙氣中的SO2，其反應(yīng)原理為2CO+SO2=2CO2+S。其他條件相同、以比表面積大的γ—Al2O3作為催化劑，研究表明，γ—Al2O3在240℃以上發(fā)揮催化作用。反應(yīng)相同的時間，SO2的去除率隨反應(yīng)溫度的變化如圖2所示。240℃以前，隨著溫度的升高，SO2去除率降低的原因是__。240℃以后，隨著溫度的升高，SO2去除率迅速增大的主要原因是__。

Answer 1

【答案】 如果H2S和空氣體積比大于0.4，廢氣中H2S脫除效率低 nHS--2(n-1)e-+nOH=Sn2-+nH2O 陽極產(chǎn)生的硫覆蓋在石墨電極表面，導(dǎo)致石墨電極導(dǎo)電性下降 O2 溫度較低時，SO2能夠被催化劑吸附。溫度升高，吸附能力減弱 溫度較高時，SO2在催化劑存在條件下被CO還原。溫度升高，催化劑活性增強，反應(yīng)速率加快

【解析】

（1）設(shè)2H2S(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2SO2(g)為①式，2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(l)+3S(s)為②式，根據(jù)蓋斯定律，目標(biāo)方程式為，故ΔH=kJ·mol-1；根據(jù)2H2S(g)+O2(g)=2H2O(l)+2S(s)可知， H2S與O2的比例為2：1，空氣中O2占20%，故H2S與空氣之比為2：5（即0.4）時可以完全反應(yīng)。若大于0.4，H2S會有剩余，脫除效率低；

（2）①陽極HS-失電子變成陽極HS-：nHS--2(n-1)e-+nOH=Sn2-+nH2O；

②陽極生成的Sn2-容易被繼續(xù)氧化而生成硫單質(zhì)，硫單質(zhì)不導(dǎo)電，覆蓋在石墨電極表面，導(dǎo)致石墨電極導(dǎo)電性下降；

（3）CO(NH2)2水溶液吸收SO2，生成(NH4)2SO4和CO2，S由+4價升為+6價，而C（+4價）、N（-3價）、H（+1價）都沒有變價，所以氧化劑只能是O2；

（4）催化劑γ—Al2O3的比表面積大，具有吸附性，溫度較低時（小于240℃），SO2能夠被催化劑吸附，SO2含量降低，隨著溫度的升高催化劑的吸附能力減弱，導(dǎo)致催化劑吸附的SO2減少；

溫度較高（大于240℃）時，發(fā)生反應(yīng)2CO+SO2=2CO2+S ，SO2在催化劑存在條件下被CO還原。溫度升高，催化劑活性增強，反應(yīng)速率加快，SO2去除率增大；