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行脫硫、脫硝，回答下列問題：

（1）在鼓泡反應器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應溫度為323 K，NaClO2溶液濃度為5×103mol·L1。反應一段時間后溶液中離子濃度的分析結果如下表

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的離子方程式____________。

②由實驗結果可知，脫硫反應速率______脫硝反應速率（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、脫硝的反應中，SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示。

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

②反應ClO2+2SO32===2SO42+Cl的平衡常數K表達式為________________。

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

②已知下列反應：

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活化能較高 減小 K = 形成CaSO4沉淀，反應平衡向產物方向移動，SO2轉化率提高 △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，據此分析作答；
②由實驗結果可知，在相同時間內硫酸根離子的濃度增加的多，因此脫硫反應速率大于脫硝反應速率．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，易被氧化；
（2）①由圖分析可知，根據反應3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O，NO的平衡分壓的負對數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，平衡向逆反應方向進行，平衡常數減��；

②化學平衡常數是指各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，根據平衡常數的定義列出具體表達式；

（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，促使平衡向正反應方向進行；
②根據蓋斯定律計算。

（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的離子方程式為：3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；正反應是體積減小的，則增加壓強，NO的轉化率提高，

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

②由實驗結果可知，在相同時間內硫酸根離子的濃度增加的多，因此脫硫反應速率大于脫硝反應速率。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活化能較高，

故答案為：大于；NO溶解度較低或脫硝反應活化能較高；

（2）①由圖分析可知，根據反應3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O，NO的平衡分壓的負對數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，平衡向逆反應方向進行，平衡常數減小，故答案為：減小；

②反應ClO2+2SO32-===2SO42-+Cl的平衡常數K表達式為：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，促使平衡向正反應方向進行，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，反應平衡向產物方向移動，SO2轉化率提高；

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

則根據蓋斯定律可知①+②③即得到反應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。