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(jìn)行脫硫、脫硝，回答下列問題：

（1） NaClO2的化學(xué)名稱為_______。

（2）在鼓泡反應(yīng)器中通入含有含有SO2和NOx的煙氣，反應(yīng)溫度為323 K，NaClO2溶液濃度為5×103mol·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(qiáng)，NO的轉(zhuǎn)化率______（填“提高”“不變”或“降低”）。

②隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行，吸收劑溶液的pH逐漸______ （填“提高”“不變”或“降低”）。

③由實(shí)驗(yàn)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px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(dá)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具有的有點(diǎn)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=______。

Answer 1

【答案】（1）亞氯酸鈉；（2）①2OH-＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋2H2O；提高 ②減小；

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(yīng)方向進(jìn)行②△H1＋△H2－△H3

【解析】

試題分析：（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2OH-＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋2H2O；；正反應(yīng)是體積減小的，則增加壓強(qiáng)，NO的轉(zhuǎn)化率提高。

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

③由實(shí)驗(yàn)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(qiáng)，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px如圖所示。

①由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，O2和NO的平衡分壓負(fù)對數(shù)減小，這說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)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(dá)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(yīng)方向進(jìn)行，所以Ca（ClO）2效果好。

②已知：①SO2（g）+2OH（aq） ===SO32（aq）+H2O（l） ΔH1

②ClO（aq）+SO32（aq） ===SO42（aq）+Cl（aq） ΔH2

③CaSO4（s） ===Ca2+（aq）+SO42（aq） ΔH3

則根據(jù)蓋斯定律可知①＋②－③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。