Question

【題目】煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝，回答下列問題：

（1）在鼓泡反應(yīng)器中通入含有含有SO2和NO的煙氣，反應(yīng)溫度為323 K，NaClO2溶液濃度為5×103mol·L1。反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表：

離子	SO	SO	NO	NO	Cl
c/(mol·L1)	8.35×104	6.87×106	1.5×104	1.2×105	3.4×103

①寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式__________增加壓強(qiáng)，NO的轉(zhuǎn)化率__________（填“提高”“不變”或“降低”）。

②隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行，吸收劑溶液的pH逐漸______________（填“增大”“不變”或“減小”）。

③由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，脫硫反應(yīng)速率__________脫硝反應(yīng)速率（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是___________。

（2）在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反 應(yīng)中，在反應(yīng)ClO+2SO==2SO+Cl的平衡常數(shù)K表達(dá)式為__________。

（3）如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到較好的煙氣脫硫效果。已知下列反應(yīng)：

SO2(g)+2OH(aq)==SO(aq)+H2O(l)ΔH1

ClO(aq)+SO(aq)==SO(aq)+Cl(aq)ΔH2

CaSO4(s)==Ca2+（aq）+SO（aq）ΔH3

則反應(yīng)SO2(g)+Ca2+（aq）+ClO(aq)+2OH(aq)==CaSO4(s)+H2O(l)+Cl(aq)的ΔH=____________。

Answer 1

【答案】（1）①4OH—＋3ClO＋4NO＝4NO＋3Cl－＋2H2O提高；②減小（2分）；③大于（2分）；NO溶解度較低或脫硝化反應(yīng)的活化能較高（2分）

（2） （2分）（3）△H1＋△H2－△H3（2分）

【解析】

試題分析：（1）①亞氯酸鈉具有氧化性，分析題給數(shù)據(jù)知NaClO2溶液脫硝過程中主要生產(chǎn)硝酸根和氯離子，利用化合價(jià)升降法結(jié)合原子守恒和電荷守恒配平，該反應(yīng)的離子方程式為2OH-＋3ClO2－＋4NO==4NO3－＋3Cl－＋2H2O；該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減小的，則增加壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率提高。

②根據(jù)反應(yīng)的方程式2H2O＋ClO2－＋2SO2==2SO42-＋Cl－＋4H＋、2H2O＋3ClO2－＋4NO==4NO3－＋3Cl－＋4H＋可知隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行氫離子濃度增大，吸收劑溶液的pH逐漸減小。

③由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在相同時(shí)間內(nèi)硫酸根離子的濃度增加的多，因此脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高或SO2的溶解度大于NO或二氧化硫的還原性強(qiáng)，易被氧化。

（2）化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，則根據(jù)反應(yīng)ClO2+2SO32＝2SO42+Cl寫出反應(yīng)的平衡常數(shù)K表達(dá)式為K＝。

（3）已知：①.SO2(g)+2OH(aq)==SO32(aq)+H2O(l)ΔH1；

②.ClO(aq)+SO32(aq)==SO42(aq)+Cl(aq)ΔH2；

③.CaSO4(s)==Ca2+(aq)+SO42(aq)ΔH3

根據(jù)蓋斯定律知①＋②－③可得反應(yīng)

SO2(g)+Ca2+（aq）+ClO(aq)+2OH(aq)＝CaSO4(s)+H2O(l)+Cl(aq)的ΔH=△H1＋△H2－△H3。