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對煙氣進(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)一段時間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表

離子	SO42	SO32	NO3	NO2	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____________。

②由實驗結(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，SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示。

①由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均_______（填“增大”“不變”或“減小”）。

②反應(yīng)ClO2+2SO32===2SO42+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。

①從化學(xué)平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的優(yōu)點是______________。

②已知下列反應(yīng)：

SO2(g)+2OH (aq) =SO32 (aq)+H2O(l) ΔH1

ClO (aq)+SO32 (aq) =SO42 (aq)+Cl (aq) ΔH2

CaSO4(s) ===Ca2+（aq）+SO42（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】4OH-＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋2H2O 大于 NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高 減小 K = 形成CaSO4沉淀，反應(yīng)平衡向產(chǎn)物方向移動，SO2轉(zhuǎn)化率提高 △H1＋△H2－△H3

【解析】

（1）①亞氯酸鈉具有氧化性，會將NO氧化成NO3-，且NaClO2溶液呈堿性，據(jù)此分析作答；
②由實驗結(jié)果可知，在相同時間內(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，還可能是二氧化硫的還原性強(qiáng)，易被氧化；
（2）①由圖分析可知，根據(jù)反應(yīng)3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O，NO的平衡分壓的負(fù)對數(shù)隨溫度的升高而減小，則說明溫度越高，NO的平衡分壓越大，NO的含量越高，故升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小；

②化學(xué)平衡常數(shù)是指各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，根據(jù)平衡常數(shù)的定義列出具體表達(dá)式；

（3）①如果采用NaClO、Ca（ClO）2替代NaClO2，由于生成的硫酸鈣微溶，降低硫酸根離子濃度，促使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行；
②根據(jù)蓋斯定律計算。

（1）①亞氯酸鈉具有氧化性，且NaClO2溶液呈堿性，則NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式為：3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；正反應(yīng)是體積減小的，則增加壓強(qiáng)，NO的轉(zhuǎn)化率提高，

故答案為：3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；提高；

②由實驗結(jié)果可知，在相同時間內(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，

故答案為：大于；NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高；

（2）①由圖分析可知，根據(jù)反應(yīng)3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O，NO的平衡分壓的負(fù)對數(shù)隨溫度的升高而減小，則說明溫度越高，NO的平衡分壓越大，NO的含量越高，故升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，故答案為：減��；

②反應(yīng)ClO2+2SO32-===2SO42-+Cl的平衡常數(shù)K表達(dá)式為：K = ，

故答案為K = ；

（3）①如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，生成硫酸鈣沉淀，降低硫酸根離子濃度，促使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以Ca(ClO)2效果好，

故答案為：形成CaSO4沉淀，降低硫酸根離子濃度，反應(yīng)平衡向產(chǎn)物方向移動，SO2轉(zhuǎn)化率提高；

②SO2(g)+2OH (aq) =SO32 (aq)+H2O(l) ΔH1

ClO (aq)+SO32 (aq) =SO42 (aq)+Cl (aq) ΔH2

CaSO4(s) ===Ca2+（aq）+SO42（aq） ΔH3

則根據(jù)蓋斯定律可知①+②③即得到反應(yīng)SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO (aq) +2OH (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl (aq)，則△H1＋△H2－△H3，

故答案為：△H1＋△H2－△H3。