题目
矿山、冶炼厂和其他工业装置排放的SO2烟气中也时常含有O2和SO3，使得SO2脱除工艺和技术复杂化。近年来开发了许多从含氧气体中脱除SO2的新技术。以下介绍的SOx净化工艺都是非苛性碱工艺，该工艺生产高纯度可市售的单质硫。 一种工艺流程的构成如图1所示。该流程主要包括催化除氧、加氢和克劳斯反应。H2S-|||-含SO-|||-O2气体 催化 加氢 克劳斯-|||-除氧反应器 反应器 反应器-|||-SO2 H2 蒸汽-|||-蒸汽 硫冷凝器 、-|||-单质硫-|||-单质硫-|||-焚烧炉 含SOx和O2的原料气体进入图1所示的工艺流程。采用催化除氧工艺，从加氢工序来的含H2S气体循环进入除氧反应器与氧气发生催化反应。从除氧工序来的无氧工艺气体在硫冷凝器冷却产生蒸汽，并部分回收单质硫。一部分从硫冷凝器出来的气体被送入后续克劳斯反应器。余下的气体进入加氢反应器。加氢反应需要的氢气从外部提供。 从加氢工序来的剩余的冷却后气体最终进入克劳斯反应器。该气流与来自除氧反应器下游硫冷凝器的无氧含SO2气流混合，预热到204.4-226.7℃，然后进入克劳斯反应器。H2S与SO2按克劳斯反应生成单质硫。单质硫由另一硫冷凝装置除去。根据所需要的总硫回收率，冷却后的气流进入另一克劳斯工序或通过焚烧炉、烟囱排放。H2S-|||-含SO-|||-O2气体 催化 加氢 克劳斯-|||-除氧反应器 反应器 反应器-|||-SO2 H2 蒸汽-|||-蒸汽 硫冷凝器 、-|||-单质硫-|||-单质硫-|||-焚烧炉 将以上工艺流程继续改进后如图2所示。改进工艺的新颖之处在于利用直接硫还原工序以回收硫，因此可显著节省投资和操作成本。从除氧反应工序出来的无氧气体经硫冷凝器冷却回收单质硫。从硫冷凝器出来的气流一部分送入后续加氢反应器，余下的送入直接还原反应器。直接还原反应和加氢工序都需要H2。因而，这两个工序的进口气流都要接入外部氢源。在直接还原反应器中，SO2和H2催化还原生成单质硫。从反应器出来的单质硫在硫冷凝器中除去。从硫冷凝器出来的冷却气体通过焚烧炉排放。根据原料情况，克劳斯反应器中部分气体返回到加氢反应器以利于加氢反应的温度控制。回答下列问题：（1）如果用足量苛性钠溶液脱除SO3，反应的离子方程式为 ____ ，该反应新生成的阴离子，其检验方法是取反应后的少量溶液， ____ ，观察到 ____ 即可检出。（2）1883年，英国化学家克劳斯开发了用硫化氢氧化制硫的方法。图1工艺中克劳斯反应器内发生反应的化学方程式是 ____ 。（3）本题所述的两个工艺都需要接入外部氢源，一种改进的方法是在除氧反应器中通入天然气，用天然气与氧气反应制备氢气。你认为此法会带来的环境问题是 ____ 。（4）根据题中的文字描述，图2中还缺少一条箭头指向的流程步骤，请用笔在图2中添加 ____ 。
矿山、冶炼厂和其他工业装置排放的SO2烟气中也时常含有O2和SO3，使得SO2脱除工艺和技术复杂化。近年来开发了许多从含氧气体中脱除SO2的新技术。以下介绍的SOx净化工艺都是非苛性碱工艺，该工艺生产高纯度可市售的单质硫。
一种工艺流程的构成如图1所示。该流程主要包括催化除氧、加氢和克劳斯反应。
含SOx和O2的原料气体进入图1所示的工艺流程。采用催化除氧工艺，从加氢工序来的含H2S气体循环进入除氧反应器与氧气发生催化反应。从除氧工序来的无氧工艺气体在硫冷凝器冷却产生蒸汽，并部分回收单质硫。一部分从硫冷凝器出来的气体被送入后续克劳斯反应器。余下的气体进入加氢反应器。加氢反应需要的氢气从外部提供。
从加氢工序来的剩余的冷却后气体最终进入克劳斯反应器。该气流与来自除氧反应器下游硫冷凝器的无氧含SO2气流混合，预热到204.4-226.7℃，然后进入克劳斯反应器。H2S与SO2按克劳斯反应生成单质硫。单质硫由另一硫冷凝装置除去。根据所需要的总硫回收率，冷却后的气流进入另一克劳斯工序或通过焚烧炉、烟囱排放。
将以上工艺流程继续改进后如图2所示。改进工艺的新颖之处在于利用直接硫还原工序以回收硫，因此可显著节省投资和操作成本。从除氧反应工序出来的无氧气体经硫冷凝器冷却回收单质硫。从硫冷凝器出来的气流一部分送入后续加氢反应器，余下的送入直接还原反应器。直接还原反应和加氢工序都需要H2。因而，这两个工序的进口气流都要接入外部氢源。在直接还原反应器中，SO2和H2催化还原生成单质硫。从反应器出来的单质硫在硫冷凝器中除去。从硫冷凝器出来的冷却气体通过焚烧炉排放。根据原料情况，克劳斯反应器中部分气体返回到加氢反应器以利于加氢反应的温度控制。
回答下列问题：
（1）如果用足量苛性钠溶液脱除SO3，反应的离子方程式为 ____ ，该反应新生成的阴离子，其检验方法是取反应后的少量溶液， ____ ，观察到 ____ 即可检出。
（2）1883年，英国化学家克劳斯开发了用硫化氢氧化制硫的方法。图1工艺中克劳斯反应器内发生反应的化学方程式是 ____ 。
（3）本题所述的两个工艺都需要接入外部氢源，一种改进的方法是在除氧反应器中通入天然气，用天然气与氧气反应制备氢气。你认为此法会带来的环境问题是 ____ 。
（4）根据题中的文字描述，图2中还缺少一条箭头指向的流程步骤，请用笔在图2中添加 ____ 。
一种工艺流程的构成如图1所示。该流程主要包括催化除氧、加氢和克劳斯反应。
含SOx和O2的原料气体进入图1所示的工艺流程。采用催化除氧工艺，从加氢工序来的含H2S气体循环进入除氧反应器与氧气发生催化反应。从除氧工序来的无氧工艺气体在硫冷凝器冷却产生蒸汽，并部分回收单质硫。一部分从硫冷凝器出来的气体被送入后续克劳斯反应器。余下的气体进入加氢反应器。加氢反应需要的氢气从外部提供。
从加氢工序来的剩余的冷却后气体最终进入克劳斯反应器。该气流与来自除氧反应器下游硫冷凝器的无氧含SO2气流混合，预热到204.4-226.7℃，然后进入克劳斯反应器。H2S与SO2按克劳斯反应生成单质硫。单质硫由另一硫冷凝装置除去。根据所需要的总硫回收率，冷却后的气流进入另一克劳斯工序或通过焚烧炉、烟囱排放。
将以上工艺流程继续改进后如图2所示。改进工艺的新颖之处在于利用直接硫还原工序以回收硫，因此可显著节省投资和操作成本。从除氧反应工序出来的无氧气体经硫冷凝器冷却回收单质硫。从硫冷凝器出来的气流一部分送入后续加氢反应器，余下的送入直接还原反应器。直接还原反应和加氢工序都需要H2。因而，这两个工序的进口气流都要接入外部氢源。在直接还原反应器中，SO2和H2催化还原生成单质硫。从反应器出来的单质硫在硫冷凝器中除去。从硫冷凝器出来的冷却气体通过焚烧炉排放。根据原料情况，克劳斯反应器中部分气体返回到加氢反应器以利于加氢反应的温度控制。
回答下列问题：
（1）如果用足量苛性钠溶液脱除SO3，反应的离子方程式为 ____ ，该反应新生成的阴离子，其检验方法是取反应后的少量溶液， ____ ，观察到 ____ 即可检出。
（2）1883年，英国化学家克劳斯开发了用硫化氢氧化制硫的方法。图1工艺中克劳斯反应器内发生反应的化学方程式是 ____ 。
（3）本题所述的两个工艺都需要接入外部氢源，一种改进的方法是在除氧反应器中通入天然气，用天然气与氧气反应制备氢气。你认为此法会带来的环境问题是 ____ 。
（4）根据题中的文字描述，图2中还缺少一条箭头指向的流程步骤，请用笔在图2中添加 ____ 。
题目解答
答案
解：（1）用足量苛性钠溶液脱除SO3，SO3与足量NaOH溶液反应生成Na2SO4和H2O，反应的离子方程式为SO3+2OH-=${SO}_{4}^{2-}$+H2O；该反应新生成的阴离子为${SO}_{4}^{2-}$，检验${SO}_{4}^{2-}$的方法是：取反应后的少量溶液，先加入过量稀盐酸，再加入BaCl2溶液，观察到生成白色沉淀且不溶于稀盐酸即可检出，
故答案为：SO3+2OH-=${SO}_{4}^{2-}$+H2O；先加入过量稀盐酸，再加入BaCl2溶液；生成白色沉淀且不溶于稀盐酸；
（2）图1工艺中克劳斯反应器内SO2和H2S反应生成S和H2O，反应的化学方程式为SO2+2H2S=3S+2H2O，
故答案为：2H2S+SO2=3S+2H2O；
（3）天然气的主要成分为CH4，CH4与O2反应制备氢气时会生成CO等气体，带来的环境问题是增加向大气中的碳排放，
故答案为：增加向大气中的碳排放（答案合理即可）；
（4）图2题中的文字描述“根据原料情况，克劳斯反应器中部分气体返回到加氢反应器以利于加氢反应的温度控制”，故图2中缺少的一条箭头指向的流程步骤，
故答案为：
。
故答案为：SO3+2OH-=${SO}_{4}^{2-}$+H2O；先加入过量稀盐酸，再加入BaCl2溶液；生成白色沉淀且不溶于稀盐酸；
（2）图1工艺中克劳斯反应器内SO2和H2S反应生成S和H2O，反应的化学方程式为SO2+2H2S=3S+2H2O，
故答案为：2H2S+SO2=3S+2H2O；
（3）天然气的主要成分为CH4，CH4与O2反应制备氢气时会生成CO等气体，带来的环境问题是增加向大气中的碳排放，
故答案为：增加向大气中的碳排放（答案合理即可）；
（4）图2题中的文字描述“根据原料情况，克劳斯反应器中部分气体返回到加氢反应器以利于加氢反应的温度控制”，故图2中缺少的一条箭头指向的流程步骤，
故答案为：
。