【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;卮鹣铝袉栴}:

(1) NaClO2的化學(xué)名稱為_______。

(2)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5×103 mol·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__________。增加壓強,NO的轉(zhuǎn)化率______(填“提高”、“不變”或“降低”)。

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

③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___________。

(3)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pe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表達式為___________。

(4)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=______

【答案】(1)亞氯酸鈉;(2)①4OH-+3ClO2+4NO=4NO3+3Cl+2H2O;提高 ②減。

③大于;NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高 (3)①減小;②

(4)①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 ②△H1+△H2-△H3

【解析】(1) NaClO2的化學(xué)名稱為亞氯酸鈉;

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

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

③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,易被氧化。

(3)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pe如圖所示。

①由圖分析可知,反應(yīng)溫度升高,SO2和NO的平衡分壓負對數(shù)減小,這說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,因此脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均減小。

②根據(jù)反應(yīng)的方程式ClO2+2SO32===2SO42+Cl可知平衡常數(shù)K表達式為

(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到較好的煙氣脫硫效果。

①①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,所以Ca(ClO)2效果好。

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

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

c.CaSO4(s) ===Ca2+(aq)+SO42(aq) ΔH3

則根據(jù)蓋斯定律可知a+b-c即得到反應(yīng)SO2(g)+ Ca2+(aq)+ ClO (aq) +2OH (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl (aq)的ΔH=△H1+△H2-△H3。

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(2)B的結(jié)構(gòu)簡式_______;H的結(jié)構(gòu)簡式____________。

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