Question

【題目】煙氣(主要污染物SO2、NOx)經O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應的熱化學方程式為：

NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g) △H=－200．9kJ·mol－1

NO(g)＋1/2O2(g)=NO2(g) △H=－58．2kJ·mol－1

SO2(g)＋O3(g)=SO3(g)＋O2(g) △H=－241．6kJ·mol－1

（1）反應3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g)的△H=_______mol·L－1。

（2）室溫下，固定進入反應器的NO、SO2的物質的量，改變加入O3的物質的量，反應一段時間后體系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)隨反應前n(O3)：n(NO)的變化見圖。

①當n(O3)：n(NO)>1時，反應后NO2的物質的量減少，其原因是__________。

②增加n(O3)，O3氧化SO2的反應幾乎不受影響，其可能原因是 _________。

（3）當用CaSO3水懸浮液吸收經O3預處理的煙氣時，清液(pH約為 8)中SO32－將NO2轉化為NO2－，其離子方程式為：___________。

（4）CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4溶液，達到平衡后溶液中c(SO32－)=________[用c(SO42－)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示]；CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率，其主要原因是_________。

Answer 1

【答案】（1）－317.3；（2）①O3將NO2氧化成更高價氮氧化物；②SO2與O3的反應速率慢；（3）SO32－＋2NO2＋2OH－=SO42－＋2NO2－＋H2O；（4）Ksp(CaSO3)×c(SO42－)/Ksp(CaSO4)，CaSO3轉化為CaSO4使溶液中SO32－的濃度增大，加快SO32－與NO2的反應速率。

【解析】（1） 前兩式變形①＋②×2得出：3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g) △H=－200.9－58.2×2kJ·mol－1=－317.3kJ·mol－1；（2）①n(O3)：n(NO)>1，臭氧過量，NO2減少，可能利用O3的強氧化性，把NO2轉化成更高價態；②增加n(O3)，O3氧化SO2的反應幾乎不受影響，可能是此反應速率較慢；（3）pH約為8，說明溶液顯堿性，配平氧化劑（產物）、還原劑（產物），根據原子個數守恒和所帶電荷數守恒，配平其他，SO32－＋2NO2＋2OH－=SO42－＋2NO2－＋H2O；（4）溶液中Ca2＋、SO42－、SO32－，Ksp(CaSO4)=c(Ca2＋)×c(SO42－)，c(Ca2＋)=Ksp(CaSO4)/c(SO42－)，同理，c(SO32－)=Ksp(CaSO3)/c(Ca2＋)，推出c(SO32－)=Ksp(CaSO3)×c(SO42－)/Ksp(CaSO4)，利用反應向著更難溶方向進行，溶液中c(SO32－)的增加，加快反應速率，故提高NO2的吸收速率。