师：同学们，今天这节课咱们来讨论脱硫脱硝实际问题。我国经济高速发展的同时，也带来了严重的大气污染物，主要有二氧化硫、氮氧化物等等。这两张图，一张是2011 - 2017年江苏省废气中的二氧化硫排放量，另一张是大气中氮氧化物的排放量。下面我们共同讨论几个问题：一、空气中含硫含氮化合物从哪里来的？二、空气中含硫含氮化合物有哪些危害？三、如何减少空气中含硫含氮化合物的含量？我们先想一想，空气中含硫含氮化合物从哪里来呢？

　　先看二氧化硫来源，肯定与含硫元素有关。一是可能来自含硫燃料，比如煤、石油的燃烧，或者含硫化氢油气井作业中硫化氢的燃烧排放；二是含硫矿石的冶炼；三是化工、炼油和硫酸厂等的生产过程。那么氮氧化物又从哪里来呢？可能来源于工业污染，比如化工厂及煤制气厂生产过程中排放泄露的气体污染物，工业生产用的各种锅炉、窑炉排放的污染物；第二是生活污染，燃烧矿物质燃料向大气排放的氮氧化物等污染物质；第三是交通污染，汽车、货车、轮船和飞机等交通工具在运行过程中排放的一氧化碳、氧化物等。

　　我们知道这些废气污染物是一种污染，那它们究竟有什么危害呢？提到二氧化硫，大家肯定会想到硫酸、亚硫酸。同时，它对人类呼吸系统疾病及多组织都会造成损伤。氮氧化物有什么危害呢？会形成硝酸型酸雨。氮氧化物对人体和动物有毒害作用，对植物有损害作用，也是形成硝酸型酸雨、酸雾的主要原因之一，还会与碳氢化合物形成光化学烟雾，参与臭氧层的破坏。

　　从刚才所说的来源看，我们人类在生产、生活中不可避免地会产生二氧化硫和氮氧化物。那如何减少空气中含硫含氮化合物的含量呢？我们可以发展新能源，从源头杜绝含硫含氮化合物的排放。既然已经产生了，也可以通过化学方法吸收废气中的含硫含氮化合物，减少排放。下面我们来讨论一下怎样脱硫、脱硝，先看脱硫。

　　脱硫的方法有很多，有干法脱硫，有湿法脱硫，下面我们讨论湿法脱硫。湿法脱硫中，二氧化硫存在溶解平衡。二氧化硫溶于水后会跟水反应生成亚硫酸，存在一个反应平衡，亚硫酸可以电离产生氢离子，又存在电离平衡。从这几个平衡来看，我们可以采用什么方法来脱除二氧化硫呢？这是2014年火电厂已投运的烟气脱硫设施的分类和统计，请同学们仔细观察这张图片，我们可以看到石灰 - 石膏这种湿法脱硫占93%，这也是世界上广泛应用的一种脱硫方法。下面我们一起来看一下石灰 - 石膏法脱硫工艺的分析。

　　二氧化硫产生后，我们用石灰石来先进行吸收。两者会反应生成亚硫酸钙和二氧化碳，然后再通氧气进行氧化，将亚硫酸钙氧化生成硫酸钙，最后再转化成石膏。我们再来看一下，为了提高吸收效率和氧化效率应如何控制条件，同学们想一想。首先看吸收效率，大家认为这个效率指什么意思呢？我觉得可能是提高反应速率，或者提高二氧化硫的吸收率，也就是可以说成转化率。我们一起来研究一下这两种反应物的状态，碳酸钙是固体，二氧化硫是气体，为了加快反应速率，我们可以采用什么措施呢？先想一想影响反应速率的因素有哪些？同学们想到可以增大反应物的接触面积，升高反应物的温度等等，非常好。所以我们可以先从固体这个角度分析，将它进行粉碎。气体和固体的接触面积还不是很大怎么办呢？对，可以调成浆液充分混合。对于气体来说，为了让气体和浆液能够充分接触反应，应该加快还是调慢气体流速呢？我们觉得应该减慢流速，同时还可以调高烟气的温度。

　　再来看氧化效率。二氧化硫被碳酸钙吸收后生成了亚硫酸钙，在被氧气氧化的时候，反应物是气体和浆液这种状态，我们怎样提高反应速率或者吸收效率呢？可以通过调节溶液的pH，增大氧气的氧化效率，或者增大氧气的浓度。同时，为了提高吸收效率、氧化效率，我们觉得可以都采用搅拌或者气液逆流，还可以循环吸收。

　　这是一张工业上湿法脱硫的图，我们可以看到石灰石粉碎后进入浆液池，用泵再把它通入到脱硫塔中，从底部通入空气，含硫烟气通过除尘后进入风机，然后进入脱硫塔。这个时候发生反应，这里还有搅拌器，脱硫后的烟气主要剩下氮气和二氧化碳，因为这个反应是放热反应，所以出来的气体温度较高，我们可以再利用换热器，充分利用能量，将这个热量转化进入到下一次进入脱硫塔的反应物中循环利用，然后硫酸钙进入离心分离器，然后转化成石膏。

　　下面我们来看2020年江苏卷16题，吸收工厂烟气中的二氧化硫，能有效减少二氧化硫对空气的污染。选择什么来吸收呢？氨水、氧化锌水悬浊液，经氧气催化氧化后得到硫酸盐。已知室温下亚硫酸锌微溶于水，亚硫酸氢锌易溶于水，溶液中各个含硫微粒的量分数随pH的分布如图一所示。做题时一定要充分利用已知信息。用氨水吸收二氧化硫，向氨水中通入少量二氧化硫，注意用量，气体少量生成的应该是正盐亚硫酸铵。所以主要反应的离子方程式可以写成氨气和水加二氧化硫生成亚硫酸铵，也可以写成一水合氨和二氧化硫反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵要拆成离子形式。当通入二氧化硫至溶液的pH等于6的时候，溶液中浓度最大的阴离子是什么？分析题干的图像信息，直接由图可以看出，当pH为6的时候，微粒物质的量分数最大的是亚硫酸氢根离子。

　　再看氧化锌水悬浊液吸收二氧化硫，向氧化锌水悬浊液中匀速缓慢通入二氧化硫。仔细看，匀速缓慢，在开始吸收的40分钟内，二氧化硫的吸收率和pH经历了从几乎不变到迅速降低的变化，如图所示。为什么一开始溶液的pH几乎不变？这个时候的产物主要是什么呢？为什么后来二氧化硫吸收率又会迅速下降呢？研究一下，反应物是氧化锌和二氧化硫，再仔细观察题目给的已知信息，室温下亚硫酸锌微溶于水。开始的时候是氧化锌和二氧化硫反应生成了微溶于水的亚硫酸锌，所以pH几乎不变。氧化锌完全反应后继续吸收二氧化硫，生成易溶于水的亚硫酸氢锌。亚硫酸氢根离子易溶于水，所以吸收效率会迅速下降。所以这道题的答案是，pH几乎不变的阶段，主要产物是亚硫酸锌；二氧化硫吸收率迅速降低阶段，主要反应的离子方程式是亚硫酸锌跟水跟二氧化硫生成了亚硫酸氢锌，亚硫酸氢锌易溶于水，要拆成离子形式。

　　再看第三问，氧气催化氧化，在其他条件相同时调节吸收二氧化硫得到溶液的pH在4.5 - 6.5范围内，pH越低，硫酸根生成速率越大。主要原因是什么呢？pH大的时候，溶液中二氧化硫主要以亚硫酸锌形式存在。亚硫酸锌微溶于水，它跟氧气的接触面积不大，所以被氧气氧化成硫酸根的速率不大。pH小于4.5的时候，溶液中的硫主要以亚硫酸氢根离子的形式存在，亚硫酸氢根离子易溶于水，所以它跟氧气的接触面积变大，亚硫酸氢根离子就容易被氧气氧化，生成硫酸根和氢离子。方程式如所示，随着反应的进行，我们发现溶液中产生大量的氢离子，氢离子浓度增大，溶液的pH将减小。

　　二氧化硫吸收时，一般是采用先碱性物质吸收，再氧气氧化或其他氧化剂氧化，那能不能先氧化再吸收呢？应该也是可以的。二氧化硫可以被氧化剂氧化，比如被氧气氧化生成三氧化硫。三氧化硫也是酸性氧化物，也能够被碱或者碱性物质吸收，生成硫酸盐，变废为宝。

　　我们还有一个问题，氮氧化物怎么脱除呢？可以借鉴二氧化硫的脱除原理。二氧化硫是采用先吸收再氧化，或者先氧化再吸收。氮氧化物主要是二氧化氮、一氧化氮，这里边的氮分别是正4价和正2价，也可以被氧化成正5价，所以氮氧化物脱除也可以先氧化再吸收，当然也可以采用先吸收再氧化。我们来看一下2019年江苏高考题。