Question

【題目】二氧化硫的污染臭名昭著，含硒的化學藥物卻有望迎來美名。某環(huán)保車間將含SO2、NO煙氣經(jīng)O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應的熱化學方程式為

NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H=-200.9 kJ·mol-1

NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g) △H=-58.2 kJ·mol-1

SO2(g)+O3(g)=SO3(g)+O2(g) △H=-241.6kJ·mol-1

(1)實驗表明，在常溫下反應：3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)正向自發(fā)，試說明原因：_____。

(2)將NO與H2的混合氣體通入Ce(SO4)2與Ce2(SO4)3的混合溶液中，其轉化過程如圖所示，試寫出反應I的離子反應方程式：___________，反應II的離子方程式：________________。

(3)用CaSO3水懸浮液處理二氧化氮，若在吸收液中加入Na2SO4溶液，能提高NO2的吸收速率，其主要原因是___________；達到平衡后，溶液中c(SO32-)=__________［用c(SO42-、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示］。

(4)氮的氧化物還可以通過電解法處理獲得氮氣和氧氣，電解質為固體氧化物陶瓷，據(jù)圖寫出陰極的電極反應方程式：_______________。

(5)已知 SeO2與SO2的混合煙氣用水吸收可制得單質硒，過濾得粗硒，硒的部分物理性質如下表所示。某工藝采用真空蒸餾的方法提純獲得純硒，采用真空蒸餾的目的是_____。

(6)最近我國學者鎖定COVID-19的新靶點Mpro蛋白酶，通過先進篩選手段，在FDA批準的已上市和臨床實驗藥物中，發(fā)現(xiàn)老藥Ebselen()在細胞實驗中展現(xiàn)出優(yōu)異的抗病毒效果，優(yōu)于此前研究者設計的多種冠狀病毒Mpro蛋白酶的抑制劑N3,這兩類藥物都是抑制病毒的核苷酸的復制。Ebselen抑制病毒復制的最佳濃度為_____________,比較N3半數(shù)有效濃度有無與倫比的優(yōu)勢。從影響化學反應速率的因素分析，這類藥物的作用原理為_____________。

Answer 1

【答案】反應的△H=-317.3 kJ·mol-1，該反應是氣體體積減小的反應，△S小于零，但數(shù)值很小，在常溫下，△G=△H-T△S＜0，反應自發(fā) 2Ce4++H2=2Ce3++2H+ 4H++2NO+4Ce3+=N2+4Ce4++2H2O CaSO3轉化為CaSO4使溶液中SO32-的濃度增大，加快SO32-與NO2的反應速率 [Ksp(CaSO3)/Ksp(CaSO4)]×c(SO42-) 2NOx+4xe-=N2+2xO2- 降低Se的沸點，避免Se與空氣中氧氣發(fā)生反應 10 這類藥物相當于病毒復制反應中的負催化劑，能明顯的減緩反應速率，藥物的有效特別強調催化劑的選擇性，盡量不能影響人體健康

【解析】

（1）①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H=-200.9 kJ·mol-1，②NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g) △H=-58.2 kJ·mol-1，利用蓋斯定律，由反應①+2×②得3NO(g)+O3(g)=3NO2(g) △H=-317.3 kJ·mol-1，該反應是氣體體積減小的反應，△S＜0，但是數(shù)值很小，在常溫下，△G=△H-T△S＜0，反應自發(fā)；

（2）將NO與H2的混合氣體通入Ce(SO4)2與Ce2(SO4)3的混合溶液中，根據(jù)轉化過程的圖示可知反應I是H2還原Ce4+，其離子方程式為2Ce4++H2=2Ce3++2H+；反應II的離子方程式：4H++2NO+4Ce3+=N2+4Ce4++2H2O ；

（3）加入Na2SO4溶液，發(fā)生反應CaSO3+SO42-=CaSO4+SO32-，CaSO3轉化為CaSO4使溶液中SO32-的濃度增大，加速SO32-與NO2的反應速率，，故溶液中c(SO32-)=[Ksp(CaSO3)/Ksp(CaSO4)]×c(SO42-)；

（4）由題意可知NOx在陰極放電生成N2，電極反應式為2NOx+4xe-=N2+2xO2- ；

（5）真空使得壓強降低，從而降低Se的沸點，避免Se與空氣中氧氣發(fā)生反應；

（6）由圖b可知Ebselen濃度為10時出現(xiàn)拐點，且濃度再增大抑制率變化不大，故最佳濃度為10。分析影響反應速率的因素，這類藥物相當于病毒復制反應中的負催化劑，能明顯的減緩反應速率，藥物的有效特別強調催化劑的選擇性，盡量不影響人體健康。