Question

【題目】霧霾嚴重危害人類健康和生態(tài)環(huán)境，開發(fā)穩(wěn)定高效的脫硫脫硝工藝技術是國內外研究的熱點。研究表明，氮氧化物(NOx)和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關，其轉化關系如下圖所示。

(1)NH3的電子式是_________。

(2)NH4NO3溶液中的離子濃度由大到小順序是_________。

(3)①已知：SO2生成SO3總反應方程式是

2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ/mol

此反應可通過如下兩步完成：

2NO(g)＋O2 (g ) 2NO2(g) ΔH1＝－113 kJ/mol

NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g) ΔH2＝_________。

② 一定溫度下，向2 L恒容密閉容器中充入NO2和SO2各1 mol，5min達到平衡，此時容器中NO2和NO的濃度之比為1∶3，則NO2的平衡轉化率是_________。

(4)利用NaClO2/H2O2酸性復合吸收劑可同時有效脫硫、脫硝。

① 制備少量NaClO2，其裝置如下圖所示：

裝置I控制溫度在35~55℃，通入SO2將NaClO3還原為ClO2(沸點：11℃)，反應的離子方程式是_____________________________________________，

裝置Ⅱ中反應生成NaClO2，此反應中作為氧化劑的是_______________，反應后溶液中陰離子除了ClO2－、ClO3－、Cl－、ClO－、OH－外還可能含有的一種陰離子是_______________。

② 用制得的NaClO2/H2O2酸性復合吸收劑同時對NO、SO2進行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在溫度一定時，n(H2O2)/n(NaClO2)、溶液pH對脫硫脫硝的影響如下圖所示：

從上圖中可知脫硫脫硝最佳條件是_________。圖 中SO2的去除率隨pH的增大而增大，而NO 的去除率在pH>5.5時反而減小，請解釋NO去除率減小的可能原因是______________________________。

Answer 1

【答案】 c(NO3-) > c(NH4+) > c(H+) > c(OH—) —41.8 kJ/mol 75% SO2+2ClO3—===2ClO2+SO42- ClO2 SO42- pH在5.5~6.0 n(H2O2)/n(NaClO2) = 6 ：1 原因：pH>5.5以后，隨著pH增大，NO的還原性降低；或H2O2和NaClO2氧化性減弱，不能將NO氧化為硝酸

【解析】

本題為綜合題。

（1）氮原子與氫原子是通過共用電子對相結合形成氨氣，其中含有3個共價鍵，電子式為；

（2）此小題考查的是鹽類的水解，NH4NO3溶為強酸弱堿鹽，在水中發(fā)生水解，溶液顯酸性，則硝酸根離子的濃度大于銨根離子的濃度，氫離子的濃度大于氫氧根離子的濃度；

（3）①此小題考查的是蓋斯定律的運用，2個NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g) 等于總反應2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) 減去其中的一個反應2NO(g)＋O2 (g ) 2NO2(g)；

②本小題考查的是三段式解題的運用；

（4）①此小題考查的是氧化還原反應方程式的書寫，先根據(jù)價態(tài)升降找出氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物，再根據(jù)得失電子守恒配平離子方程式SO2+2ClO3—===2ClO2+SO42-；此外還考查了氧化劑的判斷，氧化劑是元素化合價降低得電子發(fā)生還原反應的物質；

②根據(jù)左圖NO2的脫除率在n(H2O2)/n(NaClO2) = 6 ：1時效果最好，大于6:1以后變化不大，根據(jù)右圖NO2的脫除率在pH為5.5~6.0時效果最好，大于6.0以后反而減小，則硫脫硝最佳條件是pH在5.5~6.0 n(H2O2)/n(NaClO2) = 6 ：1；SO2的去除率隨pH的增大而增大，而NO 的去除率在pH>5.5時反而減小是因為pH>5.5以后，隨著pH增大，NO的還原性降低；或H2O2和NaClO2氧化性減弱，不能將NO氧化為硝酸。

（1）氮原子最外層有5個電子，達到8電子穩(wěn)定結構需得3個電子，氫原子最外層1個電子，達到2電子穩(wěn)定結構需得一個電子，則氮原子和3個氫原子可形成3對共用電子對，電子式為。本小題答案為：。

（2）NH4NO3溶為強酸弱堿鹽，在水中發(fā)生水解，溶液顯酸性，則離子濃度由大到小順序是c(NO3-) > c(NH4+) > c(H+) > c(OH—)。本小題答案為：c(NO3-) > c(NH4+) > c(H+) > c(OH—)。

（3）①根據(jù)蓋斯定律2個NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g) 等于總反應2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) 減去其中的一個反應2NO(g)＋O2 (g ) 2NO2(g) ，則2(-ΔH2)＝ΔH-ΔH1＝－196.6 kJ/mol-（－113 kJ/mol）=-83.6 kJ/mol，則ΔH2＝-41.8 kJ/mol。本小題答案為：-41.8 kJ/mol。

②

NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)

起始濃度（mol/L） 0.5 0.5 0 0

變化濃度（mol/L） x x x x

平衡濃度（mol/L） 0.5-x 0.5-x x x

根據(jù)題意（0.5-x）/x=1:3 x=0.375 NO2的平衡轉化率為(0.375/0.5)×100%=75%。本小題答案為：75%。

（4）①裝置I控制溫度在35~55℃，通入SO2將NaClO3還原為ClO2(沸點：11℃)，SO2中的硫元素的化合價由+4價升高到+6價被氧化為SO42-， NaClO3中氯元素的化合價由+5價降低到+4價被還原為ClO2，離子方程式為SO2+2ClO3—===2ClO2+SO42-；裝置I中產生的ClO2經(jīng)導管進入裝置Ⅱ生成NaClO2，ClO2中氯元素的化合價由+4價降低到+3價，發(fā)生還原反應，ClO2為氧化劑；裝置I中通入SO2的不完全反應，在裝置Ⅱ中被氧化生成硫酸，溶液中可能存在SO42-；本小題答案為：O2+2ClO3—＝2ClO2+SO42-； ClO2；SO42-。

②根據(jù)左圖NO2的脫除率在n(H2O2)/n(NaClO2) = 6 ：1時效果最好，大于6:1以后變化不大，根據(jù)右圖NO2的脫除率在pH為5.5~6.0時效果最好，大于6.0以后反而減小，則硫脫硝最佳條件是 pH在5.5~6.0 n(H2O2)/n(NaClO2) = 6 ：1；SO2的去除率隨pH的增大而增大，而NO 的去除率在pH>5.5時反而減小是因為pH>5.5以后，隨著pH增大，NO的還原性降低；或H2O2和NaClO2氧化性減弱，不能將NO氧化為硝酸。本小題答案為：pH在5.5~6.0 n(H2O2)/n(NaClO2) = 6 ：1；pH>5.5以后，隨著pH增大，NO的還原性降低；或H2O2和NaClO2氧化性減弱，不能將NO氧化為硝酸。