Question

【題目】有效去除NO是環境治理的重大課題。回答下列問題：

(1)NaClO2氧化去除NO

已知：5 NaClO2(aq)+4HCl(aq)＝4ClO2(g)+2H2O(l)+5NaCl(aq) △H1

5NO(g)+3ClO2(g)+4H2O(l)＝5HNO3(aq)+3HCl(aq) △H2

則反應4NO(g)+3NaClO2(aq)+2H2O(l)＝4HNO3(aq)+3NaCl(aq)

△H＝_____(用含△H1、△H2的代數式表示)

(2)過硫酸鈉(Na2S2O8)氧化去除NO

第一步：NO在堿性環境中被Na2S2O8氧化為NaNO2

第二步：NaNO2繼續被氧化為NaNO3，反應為NO2﹣+S2O82﹣+2OH﹣NO3﹣+2SO42﹣+H2O。

不同溫度下，平衡時NO2﹣的脫除率與過硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度的關系如圖所示。

①平衡時b、d兩點的濃度：c(S2O82﹣)b_____c(S2O82﹣)d(填“＞”、“＜”或“＝”)

②a、b、c三點平衡常數K由大到小的順序為_____，原因是_____。

③常溫下，反應中NO2﹣、S2O82﹣的初始濃度均為 x molL﹣1，反應達平衡時溶液pH＝14，NO3﹣濃度為 y molL﹣1(忽略反應前后溶液體積的變化)，該反應的化學平衡常數為_____。

(3)連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)還原去除NO。若用連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)溶液還原NO去除污染，再電解生成的NaHSO3，可再生Na2S2O4，其電解過程如圖所示，質子膜允許H+和H2O通過。陰極的電極反應式為_____，將處理 n molNO后的溶液電解至恰好完全再生時，理論上生成的O2在標準狀況下的體積為_____L。

Answer 1

【答案】(3△H1+4△H2) ＜ K(b)＞K(a)＝K(c) 據圖可知反應為吸熱反應，故溫度升高平衡常數增大，又因為T(b)＞T(a)＝T(c)，則K(b)＞K(a)＝K(c) 2HSO3﹣+2e﹣+2H+＝S2O42﹣+2H2O 11.2n

【解析】

(1)根據蓋斯定律進行計算；

(2)①由圖可知，過硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度相同，溫度升高，NO2﹣的脫除率增大，反應有利于反應正向，且平衡時過硫酸鈉(Na2S2O8)減小；

②由圖可知，過硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度相同，溫度升高，NO2﹣的脫除率增大，該反應為吸熱反應，溫度升高化學平衡常數增大；

③常溫下，反應中NO2﹣、S2O82﹣的初始濃度均為 x molL﹣1，NO3﹣濃度為 y molL﹣1，那么平衡時，NO2﹣、S2O82﹣的濃度均為(x﹣y)molL﹣1，SO42﹣的濃度為2ymolL﹣1，反應達平衡時溶液pH＝14，則此時OH﹣的濃度為1mol/L，根據平衡常數等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比進行計算；

(3)用連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)溶液還原NO去除污染，再電解生成的 NaHSO3，可再生Na2S2O4，陰極得到電子發生還原反應，為NaHSO3放電；n molNO后的溶液電解至恰好完全再生時，生成氮氣，轉移電子為2nmol，據此進行計算。

(1)已知：①5 NaClO2 (aq)+4HCl(aq)＝4ClO2(g)+2H2O(l)+5NaCl(aq) △H1

②5NO(g)+3ClO2(g)+4H2O(l)＝5HNO3(aq)+3HClaq) △H2

根據蓋斯定律(3×①+4×②)可得：4NO(g)+3NaClO2(aq)+2H2O(l)＝4HNO3(aq)+3NaCl(aq) △H＝(3△H1+4△H2)；

(2)①由圖可知，過硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度相同，溫度升高，NO2﹣的脫除率增大，反應有利于反應正向，則溫度升高，平衡時過硫酸鈉(Na2S2O8)減小，因此c(S2O82﹣)b＜c(S2O82﹣)d；

②由圖可知，過硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度相同，溫度升高，NO2﹣的脫除率增大，說明溫度升高有利于正方向，反應為吸熱反應，故溫度升高化學平衡常數增大，又因為T(b)＞T(a)＝T(c)，則K(b)＞K(a)＝K(c)；

③常溫下，反應中NO2﹣、S2O82﹣的初始濃度均為 x molL﹣1，NO3﹣的平衡濃度為 y molL﹣1，則平衡時，NO2﹣、S2O82﹣的濃度均為(x﹣y)molL﹣1，SO42﹣的濃度為2ymolL﹣1，反應達平衡時溶液pH＝14，則此時OH﹣的濃度為1mol/L，故反應的化學平衡常數K＝；

(3)用連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)溶液還原NO去除污染，再電解生成的 NaHSO3，可再生Na2S2O4，陰極得到電子發生還原反應，為NaHSO3放電，反應為：2HSO3﹣+2e﹣+＝S2O42﹣+2H2O；處理n molNO后的溶液電解至恰好完全再生時，生成氮氣，轉移電子為2nmol，因此理論上生成的O2為0.5nmol，體積為0.5nmol×22.4L/mol＝11.2nL。