Question

【題目】環境保護要求燃煤污染物控制排放，研究協同脫硫脫硝工藝是大勢所趨。

Ⅰ量子化學計算能揭示出化學反應機理。

SO2與ClO2的氣態反應中，因接觸位置不同，形成了不同反應路徑，反應中各駐點（TS為過渡態，RC、IM、PC為中間產物）相對初始反應物的能量關系如圖1所示

（1）寫出該過程的熱化學方程式：____________________。

（2）圖中IM1→IM2，經歷過渡態_____的路徑反應速率最慢，其原因是______。

（3）在圖中描線指出該反應的最優微觀路徑。____________

（4）產物ClO也有強氧化性，可以繼續氧化SO2。請寫出該反應的化學方程式______。

（5）ClO2分別氧化NO和SO2反應速率常數之比與溫度關系如圖2所示，可推知隨溫度升高，ClO2氧化NO反應速率_______。

Ⅱ模擬煙氣的組成為：0.03%NO、0.1%SO2、6.0%O2、8.0%H2O，在70℃下，當n（C1O2）:n（NO）不斷增大（其余為氮氣）時，SO2和NO的轉化率變化如圖3所示。

（6）有NO存在時，ClO2氧化SO2______（填“難”、“易”），造成這種情況的可能原因是________________。

Answer 1

【答案】 SO2(g)+ClO2(g)=SO3(g)+ClO(g) H=-111.4KJ/mol TS3 活化能高或該過渡態所需要的能量高（其它合理答案） ClO+SO2=SO3+Cl（寫成Cl2也給分） 逐漸降低（減小） 易 NO對氧化SO2有催化作用（或NO2能氧化SO2）

【解析】試題分析：(1).根據圖示，1molSO2(g)和1molClO2(g)完全反應生成1molSO3(g)和1molClO(g)放出111.4 KJ的能量；(2)從圖像可知IM1→IM2過程中TS3的活化能最大，反應的速率最慢；（3）活化能越小反應所需要的能量越低；（4）ClO繼續氧化SO2生成SO3和Cl。（5）由圖2可知隨著橫坐標1000/T的增大曲線呈遞增趨勢，所以當T增大時，1000/T在減小，縱坐標應該逐漸遞減。(6)根據圖3可以看出含有NO時SO2被氧化的速率快，主要原因可能是NO起催化作用；

解析：(1).根據圖示，1molSO2(g)和1molClO2(g)完全反應生成1molSO3(g)和1molClO(g)放出111.4 KJ的能量，所以該反應的熱化學方程式是(1). SO2(g)+ClO2(g)=SO3(g)+ClO(g) H= -111.4KJ/mol；(2)從圖像可知IM1→IM2過程中TS3的活化能最大，反應的速率最慢，所以經歷過渡態TS3的路徑反應速率最慢；（3）活化能越小反應所需要的能量越低，所以最佳路徑是。（4）ClO繼續氧化SO2生成SO3和Cl，反應方程式是ClO+SO2=SO3+Cl。（5）由圖2可知隨著橫坐標1000/T的增大曲線呈遞增趨勢，所以當T增大時，1000/T在減小，縱坐標應該逐漸遞減，所以推知隨溫度升高，ClO2氧化NO反應速率逐漸降低；(6)根據圖3可以看出含有NO時SO2被氧化的速率快，ClO2氧化SO2越易，主要原因可能是NO起催化作用。