Question

3．煙氣（主要污染物SO₂、NOx）經(jīng)O₃預(yù)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(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ•mol^-1
NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═NO₂（g）△H=-58.2kJ•mol^-1
SO₂（g）+O₃（g）=SO₃（g）+O₂（g）△H=-241.6kJ•mol^-1
（1）反應(yīng)3NO（g）+O₃（g）=3NO₂（g）的△H=-317.3mol•L^-1．
（2）室溫下，固定進入反應(yīng)器的NO、SO₂的物質(zhì)的量，改變加入O₃的物質(zhì)的量，反應(yīng)一段時間后體系中n（NO）、n（NO₂）和n（SO₂）隨反應(yīng)前n（O₃）：n（NO）的變化見圖．
①當(dāng)n（O₃）：n（NO）＞1時，反應(yīng)后NO₂的物質(zhì)的量減少，其原因是O₃將NO₂氧化成更高價氮氧化物．
②增加n（O₃），O₃氧化SO₂的反應(yīng)幾乎不受影響，其可能原因是SO₂與O₃的反應(yīng)速率慢．
（3）當(dāng)用CaSO₃水懸浮液吸收經(jīng)O₃預(yù)處理的煙氣時，清液（pH約為  8）中SO₃^2-將NO₂轉(zhuǎn)化為NO₂^-，其離子方程式為：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O．
（4）CaSO₃水懸浮液中加入Na₂SO₄溶液，達到平衡后溶液中c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（CaS{O}_{3}）}{Ksp（CaS{O}_{4}）}×c（S{{O}_{4}}^{2-}）$[用c（SO₄^2-）、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CaSO₃轉(zhuǎn)化為CaSO₄使溶液中SO₃^2-的濃度增大，加快SO₃^2-與NO₂的反應(yīng)速率．

Answer 1

分析 （1）已知：①NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ•mol^-1
②NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═NO₂（g）△H=-58.2kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知，①+②×2得3NO（g）+O₃（g）=3NO₂（g），據(jù)此計算；
（2）①根據(jù)O₃的強氧化性分析；
②SO₂與O₃的反應(yīng)速率很慢；
（3）SO₃^2-將NO₂轉(zhuǎn)化為NO₂^-，N元素的化合價降低，則S元素的化合價升高，所以SO₃^2-被氧化為SO₄^2-；
（4）CaSO₃水懸浮液中加入Na₂SO₄溶液，溶液中存在CaSO₃+SO₄^2-?CaSO₄+SO₃^2-，根據(jù)Ks計算；根據(jù)CaSO₃+SO₄^2-?CaSO₄+SO₃^2-的平衡移動影響因素．

解答 解：（1）已知：①NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ•mol^-1
②NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═NO₂（g）△H=-58.2kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知，①+②×2得3NO（g）+O₃（g）=3NO₂（g），△H=-317.3kJ/mol；
故答案為：-317.3；
（2）①O₃具有強氧化性，當(dāng)n（O₃）：n（NO）＞1時，過量的O₃會將NO₂氧化為更高價態(tài)的化合物；
故答案為：O₃將NO₂氧化成更高價氮氧化物；
②SO₂具有較強的還原性，增加O₃量，SO₂的量幾乎沒有變化，說明SO₂與O₃的反應(yīng)速率很慢；
故答案為：SO₂與O₃的反應(yīng)速率很慢；
（3）SO₃^2-將NO₂轉(zhuǎn)化為NO₂^-，N元素的化合價降低，則S元素的化合價升高，所以SO₃^2-被氧化為SO₄^2-，其反應(yīng)的離子方程式為：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O；
故答案為：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O；
（4）CaSO₃水懸浮液中加入Na₂SO₄溶液，溶液中存在CaSO₃+SO₄^2-?CaSO₄+SO₃^2-，則c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（CaS{O}_{3}）}{Ksp（CaS{O}_{4}）}×c（S{{O}_{4}}^{2-}）$；CaSO₃水懸浮液中加入Na₂SO₄溶液，由CaSO₃+SO₄^2-?CaSO₄+SO₃^2-可知溶液中SO₃^2-的濃度增大，加快SO₃^2-與NO₂的反應(yīng)速率；
故答案為：CaSO₃轉(zhuǎn)化為CaSO₄使溶液中SO₃^2-的濃度增大，加快SO₃^2-與NO₂的反應(yīng)速率．

點評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、影響反應(yīng)速率的因素、化學(xué)平衡移動、溶度積常數(shù)的應(yīng)用等，題目綜合性較強，難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對化學(xué)原理的應(yīng)用能力和計算能力．